BAB I - Kumpulan Pikiran – Dengan Berpikir Kita · Web viewJarak antara saringan udara...
-
Upload
nguyendieu -
Category
Documents
-
view
220 -
download
1
Transcript of BAB I - Kumpulan Pikiran – Dengan Berpikir Kita · Web viewJarak antara saringan udara...
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tanaman jarak pagar telah lama digunakan oleh masyarakat pedesaan di
daerah Mataram, Nusa Tenggara Barat. Pohonnya digunakan sebagai pagar kandang
hewan ternak dan bijinya yang kering digunakan untuk pengganti lampu pelita dan
sebagai obor suluh, dimana bahan bakarnya dari biji jarak yang ditumbuk atau
digiling kemudian dicampur dengan buah jamplung. Hasil tumbukan itu diletakan
pada rautan bambu kemudian dinyalakan sebagai penerang bagi warga pedesaan di
daerah Mataram.
Pengembangan minyak bumi dari tanaman jarak melalui pendekatan Ilmiah di
Indonesia, dipelopori oleh Dr. Robert Manurung dari Institute Teknologi Bandung
(ITB) sejak tahun 1997 dengan fokus ektrasi minyak dari tanaman jarak. Sejak tahun
2004 yang lalu, penelitian ini mendapat dukungan dari Mitsubishi Research Institute
(MIRI) dan New Energi dan Industrial Technologi Derelopments Organication
(NEDO) dari Jepang. Kemudian akhir-akhir ini tanaman jarak tengah di kembangkan
oleh masyarakat sebagai bahan bakar kompor.
Pola pemanfaatan energi pada umumnya menggunakan energi yang tidak
dapat diperbaharui seperti; batu bara, minyak bumi dan gas alam yang terkandung
dalam perut bumi dimana persediaannya terbatas. Dengan mempertimbangkan hal di
atas, dipandang sangat perlu untuk dikembangkan sumber-sumber energi alternatif,
1
untuk bisa memanfaatkan sumber-sumber energi secara optimal dalam jangka waktu
relatif panjang. Pengembangan sumber energi alternatif melalui bahan bakar biji jarak
yang digunakan sebagai bahan bakar kompor mempunyai beberapa kelebihan bila
dibandingkan dengan bahan bakar minyak khususnya minyak tanah yaitu; biji jarak
dapat dikembangkan dalam jumlah yang banyak, mudah diperoleh, harganya relaif
lebih murah dan tanaman jarak cocok tumbuh di daerah tropis serta ramah
lingkungan.
Dengan demikian pemanfaatan bahan bakar alternatif khususnya biji jarak
perlu dikembangkan untuk mengatasi kelangkaan dan mahalnya harga bahan bakar
minyak khususnya minyak tanah yang semakin meresahkan masyarakat.
1.2 Rumusan Masalah
Penggunaan kompor bahan bakar biji jarak telah dikembangkan di masyarakat,
akan tetapi masih banyak kendala-kendala yang ada dalam penggunaan kompor
seperti :
1. Bagaimana pengaturan besar kecilnya api
2. Bagaimana cara penambahan bahan bakar biji jarak
3. Bagaimana menempatkan tempat stock bahan bakar biji jarak
4. Bagaimana cara memadamkan apinya
5. Bagaimana cara pembuangan sisa pembakarannya
2
1.3 Batasan Masalah
Dalam pembahasan mengenai kompor biji jarak cukup luas materinya, maka
dengan ini untuk dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik tentang kompor biji
jarak harus memberikan batasan-batasan pembahasan pada :
1. Rancangan ruang bakar kompor biji jarak untuk memperbesar dan
memperkecil api serta untuk memadamkan api pada saat kompor menyala
2. Rancangan sistem pembuangan sisa pembakar (ampas) biji jarak agar tidak
menumpuk pada ruang pembakaran
3. Rancangan tempat penyediaan bahan bakar biji jarak
4. Membandingkan penggunaan bahan bakar kompor biji jarak dengan kompor
minyak tanah
5. Analisa laju perpindahan panas yang terjadi pada kompor biji jarak
1.4 Tujuan dan Manfaat
1.4.1 Tujuan
Adapun tujuan yang diharapkan dalam perancangan kompor berbahan bakar
biji jarak sebagai berikut :
1. Untuk menghemat penggunaan bahan bakar biji jarak, dimana sebelumnya
biji jarak yang masuk kedalam ruang pembakaran harus habis terbakar untuk
bisa memadamkan kompor
2. Untuk memudahkan memperbesar dan memperkecil api serta untuk
memadamkan api kompor
3
3. Untuk memudahkan penambahan bahan bakar yang ada pada ruang
pembakaran
1.4.2 Manfaat
Adapun manfaat yang di harapkan dalam pembuatan kompor bahan bakar biji
jarak yaitu :
1. Diharapkan biji jarak dapat digunakan secara maksimal, sehingga dapat
menghemat bahan bakar biji jarak
2. Dapat dimanfaatkan dengan baik dan aman
3. Dapat memanfaatkan tanaman jarak sebagai bahan bakar
4. Dengan adanya kompor biji jarak dapat dimanfaatkan oleh masyarakat dengan
aman terhindar dari bahaya kebakaran dan ledakan
5. Dapat menambah bahan bakar biji jarak dengan tidak memadamkan api
kompor sebelumnya
1.5 Sitematika Penulisan
Penulisan tugas akhir ini disusun dengan menggunakan sistematika penulisan
sebagai berikut :
1. BAB I Pendahuluan, membahas tentang latar belakang, batasan masalah,
tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
2. BAB II Teori Dasar, memuat tentang penggunaan energi alternatif bahan
bakar biji jarak, perpindahan panas secara konduksi dan konveksi, proses
terjadinya pembakaran padat, Penggunan Ulir Sekrup Penambat
4
3. BAB III Metode Penelitian, membahas tentang rancangan penelitian, alat
dan bahan, variable penelitian, desain alat, cara pengumpulan data, serta
waktu dan tempat penelitian
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan, membahas tentang hasil rancangan, analisa
aliran panas yang terjadi, hasil ujicoba
5. BAB V Penutup, membahas tentang kesimpulan dan saran
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini membahas berbagai teori-teori sebagai penunjang dalam
kelancaran dan menjamin kelayakan penelitian untuk bisa menghasilkan satu
penelitian yang berguna bagi masyarakat dan mendapat pengakuan secara Ilmiah.
2.1. Pustaka Terdahulu
Kompor biji jarak pagar UB-16 rancangan Ir. Eko Widaryanto, Ms., dosen
Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang, pada penelitian uji kelayakan 200
gram kernel (biji tanpa kulit) jarak pagar yang dinyalakan pada kompor ini
menghasilkan energi panas (nyala api) selama satu jam (60 menit). Untuk
memanaskan air (H2O) sebanyak 1,5 liter (1,47 Kg) sampai mendidih (100°C)
memerlukan waktu delapan menit. Ini berarti untuk mendidihkan air 1,5 liter
membutuhkan biji jarak pagar sebanyak (200 gram per 60 menit) x 8 menit sama
dengan 26,67 gram per 1,47 kg air atau 18,14 gram kernel per kg air.
Dalam praktek, panas yang dihasilkan melalui pembakaran tidak digunakan
seluruhnya untuk memanasi air, tetapi sebagian digunakan untuk memanasi wadah air
dan lingkungan. Perbandingan antara kuantitas biji yang diperlukan secara teoritis
(10,475 gram) dengan kuantitas biji yang digunakan (18,141 gram) merefleksikan
efisiensi penggunaan energi panas biji jarak pagar, yaitu 10,475/18,141 sama dengan
0,58 atau 58% energi biji jarak yang efektif digunakan untuk meningkatkan suhu.
6
Apabila keutuhan energi untuk memasak dari suatu rumah tangga dengan
empat anggota keluarga disamakan secara kasar dengan kebutuhan energi untuk
mendidihkan air 10 sampai 15 kg, ini berarti (10-15) x 0,314250 = 3,14250 – 4,7138
MJ = 1147,01 – 1720,52 MJ per tahun. Energi ini dapat dipenuhui dari 98,88 sampai
148,32 kg biji per tahun. (Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Badan
Penelitian dan Pengembangan Pertanian)
Jika usaha tani tanaman jarak mampu menghsialkan produktivitas 4000
kilogram per hektar per tahun dengan populasi tanaman 2000 pohon jarak pagar.
Maka energi yang dihasilkan adalah ; 4000 kliogram dikali 20 MJ per kilogram dikali
0,58 sama dengan 46.400 MJ per tahun. Ini cukup untuk memenuhi kebutuhan 27
sampai 40 keluarga selama satu tahun. Hal ini sebanding dengan kebutuhan tanaman
jarak untuk menghidupi keluarga yang menggunakan kompor biji jarak sebagai alat
memasak adalah 99 sampai 148 kilogram per keluarga per tahun atau 0,27 sampai
0,41 kilogram biji perhari.
Spesifikasi kompor biji jarak pagar UB-16 yaitu :
1. Ukuran kompor 27 x 27 x 27 centimeter, berat kompor 2 kg
2. Kapasitas tangki maksimum 300 gram
3. Bahan dari plat dengan ketebalan 0,6 mm
4. Permukaan luar dicat dengan duco warna silver
5. Komponen kompor terdiri dari : sarang luar dan dalam, stoom, laci penampung
abu, tuas pengatur udara, tutup untuk mematikan api dan badan kompor
6. Ketahanan kompor lebih kurang dua tahun dan masih dalam pengkajian
7
7. Kemampuan menyala adalah : 200 gram biji kupasan mampu menyala selama 60
menit (dengan kadar air biji 5%)
8. Ketahanan nyala tergantung kadar minyak biji (makin tinggi makin lama
nyalanya)
9. Nyala api 80 % biru (dipengaruhi kadar air biji)
10. Kalor panas yang dihasilkan masih dalam pengkajian (berdasarkan demo-demo
yang telah dilakukan, kompor ini menghasilkan panas yang lebih besar
dibandingkan dengan kompor minyak tanah, sebagai contoh untuk mendidihkan
air 1500 mililiter hanya dibutuhkan waktu delapan menit).
2.2. Teori Dasar
2.2.1. Dasar Kontruksi Gigi
Pada suatu kontruksi roda gigi yang baik harus diusahakan supaya
perpindahan gerakannya terjadi secara merata, artinya tanpa kejutan. Ini juga dapat
sebagai berikut; perbandingan kecepatan sudut ω1 dan ω2 harus sama tiap saat: i =
ω1/ω2 sama dengan konstan.
Kalau syarat ini diperhatikan, maka dasar konstruksi gigi dapat diuraikan
seagai berikut :
8
1 l1
A
2
l2
Gambar 2.1 Dasar kontruksi gigi
Rodagigi 1 gambar 2.1 mengerakan rodagigi 2; profil gigi saling
bersinggungan di titik A. Titik ini yang dianggap yang termasuk dalam rodagigi 1,
mempunyai kecepatan V1 tegaklurus l1 dan kalau dianggap sebagai termasuk dalam
rodagigi 2, titik tersebut mempunyai kecepatan V2 tegaklurus pada l2. Maka V1 = l1 . ω1
dan V2 = l2 . ω2. Kecepatan keliling dapat diuraikan dalam arah garis tegak bersam
(garis normal) pada kedua profil gigi dan dalam arah tegaklurus pada garis tegak
bersama tersebut, artinya dalam arah garis-singgung bersama.
Adapun nama bagian gigi yang terlihat pada gambar 2.2. yaitu :
A b
h e s
B
Gambar 2.2. Bagian-bagian gigi
A = puncak gigi b = lebar gigi
B = akar gigi h = tinggi gigi
9
e = tebal gigi, diukur pada lingkaran jarak-bagi
s = lebar luaran, diukur pada lingkaran jarak-bagi
2.2.2. Prinsip-Prinsip Pembakaran
2.2.2.1 Proses Pembakaran
Pembakaran merupakan oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan produksi
panas atau panas dan cahaya. Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi hanya jika
ada pasokan oksigen yang cukup. Oksigen (O2) merupakan salah satu elemen bumi
paling umum yang jumlahnya mencapai 20.9% dari udara. Bahan bakar padat atau
cair harus diubah ke bentuk gas sebelum dibakar. Biasanya diperlukan panas untuk
mengubah cairan atau padatan menjadi gas. Bahan bakar gas akan terbakar pada
keadaan normal jika terdapat udara yang cukup. Hampir 79% udara (tanpa adanya
oksigen) merupakan nitrogen dan sisanya merupakan elemen lainnya. Nitrogen
dianggap sebagai pengencer yang menurunkan suhu yang harus ada untuk mencapai
oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran. Nitrogen mengurangi efisiensi
pembakaran dengan cara menyerap panas dari pembakaran bahan bakar dan
mengencerkan gas buang.
Nitrogen mengurangi transfer panas pada permukaan alat penukar panas,
meningkatkan volume hasil samping pembakaran. Nitrogen juga dapat bergabung
dengan oksigen (terutama pada suhu nyala yang tinggi) untuk menghasilkan oksida
nitrogen (NOx), yang merupakan pencemar beracun. Karbon, hidrogen dan sulfur
dalam bahan bakar bercampur dengan oksigen di udara membentuk karbon dioksida,
10
uap air dan sulfur dioksida, melepaskan panas masing-masing 8.084 kkal, 28.922 kkal
dan 2.224 kkal. Pada kondisi tertentu, karbon juga dapat bergabung dengan oksigen
membentuk karbon monoksida, dengan melepaskan sejumlah kecil panas (2.430
kkal/kg karbon). Karbon terbakar yang membentuk CO2 akan menghasilkan lebih
banyak panas per satuan bahan bakar daripada bila menghasilkan CO atau asap.
C + O2 CO 2 + 8.084 kkal/kg Karbon
2C + O2 2 CO + 2.430 kkal/kg Karbon
2H 2 + O2 2H2O + 28.922 kkal/kg Hidrogen
S + O2 SO2 + 2.224 kkal/kg Sulfur
Setiap kilogram CO yang terbentuk berarti kehilangan panas 5654 kKal (8084 –
2430). (United Nations Environment Programme)
2.2.2.2 Pembakaran Tiga T
Tujuan dari pembakaran yang baik adalah melepaskan seluruh panas yang terdapat
dalam bahan bakar. Hal ini dilakukan dengan pengontrolan “tiga T” pembakaran
(United Nations Environment Programme) yaitu :
1. Temperature/suhu yang cukup tinggi untuk menyalakan dan menjaga
penyalaan bahan bakar
2. Turbulence/Turbulensi atau pencampuran oksigen dan bahan bakar yang baik
3. Time/Waktu yang cukup untuk pembakaran yang sempurna.
11
Bahan bakar yang umum digunakan seperti gas alam dan propan biasanya
terdiri dari karbon dan hidrogen. Uap air merupakan produk samping pembakaran
hidrogen, yang dapat mengambil panas dari gas buang, yang mungkin dapat
digunakan untuk transfer panas lebih lanjut.
Gas alam mengandung lebih banyak hidrogen dan lebih sedikit karbon per
kilogram daripada bahan bakar minyak, sehingga akan memproduksi lebih banyak
uap air. Sebagai akibatnya, akan lebih banyak panas yang terbawah pada pembuangan
saat membakar gas alam. Terlalu banyak atau terlalu sedikitnya bahan bakar pada
jumlah udara pembakaran tertentu, dapat mengakibatkan tidak terbakarnya bahan
bakar dan terbentuknya karbon monoksida.
Jumlah O2 tertentu diperlukan untuk pembakaran yang sempurna dengan
tambahan sejumlah udara (udara berlebih) diperlukan untuk menjamin pembakaran
yang sempurna. Walau demikian, terlalu banyak udara berlebih akan mengakibatkan
kehilangan panas dan efisiensi. Tidak seluruh bahan bakar diubah menjadi panas dan
diserap oleh peralatan pembangkit. Sehingga tantangan utama dalam efisiensi
pembakaran adalah mengarah ke karbon yang tidak terbakar (dalam abu atau gas
yang tidak terbakar sempurna), yang masih menghasilkan CO selain CO2.
12
Gambar 2.3 Pembakaran yang sempurna, yang baik dan tidak sempurna(Biro Efisiensi Energi, 2004)
2.2.3. Energi Alternatif Biji Jarak
Biji jarak merupakan bahan bakar biomassa yang termasuk dalam sumber
energi terbarukan yang tengah dikembangkan oleh masyarakat saat ini. Sumber daya
energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang output-nya akan konstan dalam
rentang waktu jutaan tahun. Tanaman jarak pagar sudah dibudidaya oleh masyarakat,
sehingga penyedian bahan bakar biji jarak nantinya akan berlimpah ruah. Biji jarak
berpotensi sebagai pengganti minyak tanah (kerosin) untuk dimanfaatkan sebagai
bahan bakar kompor biji jarak yang digunakan alat masak di dapur. Namun, desain
kompor minyak tanah harus diubah karena biji jarak langsung digunakan sebagai
bahan bakar masih dalam bentuk butiran, hanya ada yang sebagian harus ditumbuk
untuk mempermudah dalam penyalaan kompor.
Cara untuk memperoleh bahan bakar biji jarak yang baik cukup mudah hanya
dengan langkah-langkah seperti; jika tanaman jarak pagar ditanam sendiri maka
langkah awal hanya cukup memilih bibit yang unggul, cara perawatanya tidak
melelahkan karena tanaman jarak pagar mudah tumbuh di daerah tropis. Kemudian
13
pada saat pegambilan buahnya cukup memilih buah yang sudah tua dengan melihat
pada bagian kulitnya yang kehitam-hitaman, setelah itu dipisahkan dari kulitnya satu
persatu dan terlebih dahulu dikeringkan dengan tujuan untuk menggurangi kadar air
yang terkandung didalam biji jarak, setelah itu biji jarak siap untuk digunakan sebagai
bahan bakar kompor. Sedangkan kalau biji jarak yang dijual dipasaran yang masih
dalam bentuk butiran bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar.
2.2.4. Proses Perpindahan Panas
Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu
daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut.
Karena beda suhu terdapat di seluruh alam semesta, maka aliran panas bersifat
universal yang berkaitan dengan tarikan gravitasi. Tetapi tidak sebagaimana halnya
gravitasi, aliran panas tidak dikendalikan oleh hubungan yang unik, namun oleh
kombinasi dari berbagai hukum fisika yang tidak saling bergantung. Perpindahan
panas pada umumnya mengenal tiga macam perpindahan panas yang berbeda:
konduksi (conduction; yang biasa dikenal dengan istilah hantaran), radiasi
(radiartion) dan konveksi (convection).
Konduksi adalah proses dengan panas mengalir dari daerah yang bersuhu
lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu medium (padat, cair
atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara
langsung (Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas). Dalam aliran panas konduksi,
perpindahan energi terjadi karena hubungan molekul secara langsung tanpa adanya
14
perpindahan molekul yang cukup besar. Menurut teori kinetik, suhu elemen suatu zat
sebanding dengan energi kinetik rata-rata molekul-molekul yang membentuk elemen
itu. Energi yang dimiliki oleh suatu elemen zat yang disebabkan oleh kecepatan dan
posisi relatif molekul-molekulnya disebut energi dalam.
Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi
panas, penyimpanan energi dan energi mencampur (Prinsip-Prinsip Perpindahan
Panas). Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang
suhunya di atas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Panas akan
mengalir dengan cara konduksi dari permukaan partikel-partikel fluida yang
berbatasan. Kemudian partikel-partikel fluida akan bergerak ke daerah yang bersuhu
lebih rendah di dalam fluida dimana akan bercampur dan memindahkan sebagian
energinya kepada partikel-partikel fluida lainnya. Dalam hal ini aliranya adalah aliran
fluida maupun energi. Energi sebenarnya disimpan dalam partikel-partikel fluida dan
diangkut sebagai gerakan massa partikel-partikel tersebut. Mekanisme ini untuk
operasinya tidak tergantung hanya pada beda suhu.
2.2.4.1 Konduksi Melalaui Dinding Datar
Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan
oleh ilmuwan perancis, J.B.J. Fourier dalam tahun 1882. hubungan ini menyatakan
bahwa qk, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan, sama dengan
hasil kali dari tiga besaran berikut :
1. k, Konduksi termal bahan (W/m . 0C)
15
2. A, luas penampang melalui panas mengalir dengan cara konduksi, yang
harus diukur tegak lurus terhadap aliran panas (m²)
3. dT/dx, gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan suhu
T terhadap jarak dalam arah aliran panas x (0C/m)
Untuk menulis persamaan konduksi panas dalam bentuk matematik, kita harus
mengadakan perjanjian tentang tanda. Kita tetapkan bahwa arah naiknya jarak x
adalah arah aliran positif. Mengingat menurut hukum termodinamika II bahwa panas
akan mengalir secara otomatik dari titik yang bersuhu lebih tinggi ke titik yang
bersuhu lebih rendah, maka aliran panas akan menjadi aliran positif bila gradien suhu
negatif, seperti tanpak pada gambar 1. Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu
(temperatur gradient), maka menurut pengalaman akan terjadi perpidahan energi dari
bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah. Dikatakan bahwa eergi erpindah
secara konduksi (conduction) atau hantaran dan bahwa laju perpindahan kalor itu
berbanding dengan gradient suhu normal
qk ~ ∂T A ∂x
Jika dimasukan konstanta proporsionlitas (proportionality constant) atau
tetapan kesebandingan, maka sesuai dengan hal diatas. Persamaan dasar untuk
konduksi dapat ditulis sebagai berikut;
qk = - kA ∂T (1) ∂x Sesuai dengan hukum fourier (persamaan 1). Jika persamaan ini
diintegrasikan, maka akan didapatkan :
16
q = - kA (T2 – T1) (2) ∆x Bilamana konduktivitas termal (thermal conductivity) dianggap tetap. Tebal
dinding adalah ∆x, sedang T1 dan T2 adalah suhu muka dinding. Jika konduktivitas
termal berubah menurut linear dengan suhu, seperti k = k0 (1 + βT), maka persamaan
aliran kalor menjadi:
q = - k 0A (T2 – T1) + β (T22 – T1
2) (3) ∆x 2Jika dalam sistem itu terdapat lebih dari satu macam bahan, seperti dalam hal
dinding lapis-rangkap pada Gambar 2.4, analisisnya akan menjadi sebagai beikut: jika
gradient suhu (temperature gradient) padan ketiga bahan ialah seperti Gambar 2.4,
aliran kalor dapat dituliskan sebagai
q = - kA A T2 – T1 = - kB A T2 – T1 = - kC A T2 – T1
∆xA ∆xB ∆xC
A
A B C
q q
1 2 3 4
Gambar 2.4. Perpindahan kalor melalui dinding datar
Untuk kosistensi dimensi dalam persamaan (1), laju perpindahn panas qk
dinyatakan dalam J/s, luas A dalam m² dan gradien suhu dT/dx dalam 0C/m.
17
Konduktivitas termal k adalah sifat bahan dan menunjukkan jumlah panas yang
mengalir suatu satuan luas jika gradinnya satu.
arah aliran panas arah aliran panas
+T Tx +T Tx+ dT + dT dx + T - T dx
+ x + x
+x +x
Gambar 2.5. Sketsa yang melukiskan perjanjian tanda untuk aliran panas konduksi
Perhatikan suatu sistem satu dimensi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar
2.6, jika sistem ini berada dalam keadaan tunak yaitu jika suhu tidak berubah menurut
waktu, maka hanya perlu melaksanakan integrasi atas persamaan (1) dan
mensubstitusi nilai-nilai yang sesuai untuk memecakan soal. Tetapi suhu zat padat itu
berubah menurut waktu atau jika ada sumber panas dalam zat padat itu, maka
situasinya akan lebih rumit. Perhatikan suatu situasi dimana suhu berubah menurut
waktu dan terdapat pula sumber panas dalam zat padat itu. Seperti tampak pada
Gambar 2.6, yaitu;
T profil suhu q gen = q'A
dx
18
qx qx + dx
qx
x dx x Gambar 2.6. Gambar 2.7.
Bagan yang menunjukan arah panas Volume Unsur untuk analisis konduksi
Energi yang dihantarkan di muka kiri + energi yang dibangkitkan dalam unsur
itu = perubahan energi dalam (internal energi) + energi yang dihantarkan keluar unsur
itu melalui muka kanan.
Kuantitas energi yaitu;
Energi dimuka kiri = qx = - kA ∂T ∂x
Energi yang dibangkitkan di dalam unsur = q'A dx
Perubahan energi dalam = ρcA ∂T dx ∂τ
Energi yang keluar dari muka kanan = qx + dx = -kA ∂T ∂x x + dx
= -A k ∂T + ∂ k ∂T dx ∂τ ∂x ∂x
Dimana q' = energi yang dibangkitkan per satuan volume, (W/m³)
c = kalor spesifik bahan, (J/kg. 0C)
ρ = kerapatan, (kg/m³)
Jika hubungan-hubungan ini digabungkan, maka kita mendapatkan
-kA ∂T + qA dx = ρcA ∂T dx -A k ∂T + ∂ k ∂T dx ∂x ∂τ ∂x ∂x ∂x
19
∂ k ∂T + q = ρc∂T (4) ∂x ∂x ∂τ
2.2.4.2 Konduksi Melalui Selinder Berlubang
Aliran panas radial dengan cara konduksi melalui selinder berpenampang
lingkaran yang berlubang merupakan satu persoalan konduksi satu dimensi yang
besar arti penting dalam pengembangan kompor biji jarak. Jika selinder itu homogen
dan cukup panjang sehingga pengaruh ujung-ujungnya dapat diabaikan dan suhu
permukaan dalamnya pun konstan pada Ti, sedangkan suhu luarnya dipertahankan
seragam pada To.
Untuk selinder berlubang yang tanpak pada gambar di bawah ini, luasnya
merupakan fungsi jari-jari.
A = 2 πrl (5)
Maka laju aliran panas dengan cara konduksi dapat dinyatakan sebagai
qk = - kA dT (6) dr
Dimana : qk = laju aliran panas konduksi (J/s)
k = kondutivitas termal (w/m² 0C)
r = jari-jari (m)
l = panjang (m)
A = luas permukaan aliran panas (m²)
dT/dr = gradien suhu pada penampang tersebut yaitu laju perubahan suhu T
terhadap jarak dalam arah aliran panas r. (0C/m)
20
2.2.4.3 Perpindahan Panas Secara Konveksi
Seperti telah diketahui mengenai pengertiaan perpindahan panas konveksi
hanya membahas sejauh masalah itu berhubungan dengan kondisi batas dan proses
yang terjadi pada perpindahan panas konveksi. Pada umumnya plat logam panas akan
menjadi dingin lebih cepat bila ditaruh di depan kipas angin dibandingkan dengan
ditempatkan di udara tenang. Dimana kecepatan udara yang ditiupkan ke plat panas
ini akan mempengaruhi laju perpindahan panas. Tetapi, apakah pengaruh ini
berlangsung dalam perbandigan lurus, artinya jika kecepatan dilipat duakan apakah
laju perpindahan kalor juga akan menjadi dua kali lebih cepat? Seperti tampak pada
Gambar 2.8, yaitu;
Arus bebas
Aliran ll ∞ T∞
ll q TW
Dinding
Gambar 2.8. Perpindahan panas konveksi dari suatu plat
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa, suhu plat ialah Tw dan suhu fuida T∞.
Kecepatan aliran seperti tergambar yaitu, nol pada muka plat karena kecepatan
lapisan fluida pada dinding adalah nol, maka disini kalor hanya dapat berpindah
dengan cara konduksi saja. Dengan demikian dapat menentukan harga laju
perpinahan dengan cara konveksi antara batas benda padat dan fluida dengan
persamaan sebagai berikut :
21
q = hA (Tw – T∞) (7)
Dimana ; q = laju perpindahan panas konveksi (J/s)
h = koefisien perpndahan kalor (W/m² 0C)
A = luas permukaan (m²)
TW = suhu plat (0C)
T∞ = suhu fluda (0C)
2.2.5. Proses Pembakaran Bahan Bakar Padat
Bahan bakar padat sebagian besar terdiri dari karbon hidrogen dan oksigen.
Udara pembakaran yang diperlukan untuk menggegaskan atau outgassing dari karbon
C, disebut udara primer, sedangkan udara pembakaran yang digunakan untuk
membakar gas-gas CO2, disebut udara sekunder. Jika, susunan bahan bakar diketahui,
maka dapat dihitung jumlah kebutuhan udara pembaran untuk pembakran yang
sempurna.
Karbon C ternakar sempurna menjadi CO2 menurut persamaan :
C + O2 = CO2 (8)
12 Kg C + 32 Kg O2 = 44 Kg CO2
1 Kg C + 32 + Kg O2 = 44 Kg CO2 12 12
Hidrogen (H) terbakar menjadi H2O menurut persamaan :
22
1 Kg C + 2,67 Kg O2 = 3,67 Kg CO2
4 H + O2 = 2H2O (9)
4 kg H + 32 Kg O2 = 2 x 18 kg H2O
1 Kg H + 32 + Kg O = 2 x 18 Kg H2O 4 4
BAB III
METODE PENELITIAN
23
1 Kg H + 8 Kg O = 9 Kg H2O
Dalam pembahasan bab ini, menjelaskan tentang rancangan penelitian, alat
dan bahan yang digunakan dalam pembutan alat, variabel penelitian, desain alat,
menentukan waktu dan tempat selama pembutan alat sampai pada saat uji coba alat
1.%2%. Rancangan Penelitian
Sebagai bahan penelitian dalam pemanfaatan kompor bahan bakar biji jarak
sebagai alat masak dalam melakukan persiapan untuk keperluan penelitian dari
perancangan alat sampai dengan tahap uji coba alat diantaranya meliputi :
a. Tinjauan bahan-bahan yang akan di gunakan
b. Tahap perancangan kompor biji jarak
c. Tahap pengumpulan alat dan bahan
d. Tahap pembuatan kompor biji jarak
e. Tahap uji coba kompor biji jarak
Setelah tahap-tahap rancangan penelitian di atas terpenuhi, maka selanjutnya
akan dilakukan pengumpulan data untuk menjadi acuan keberhasilan dalam
menyelesaikan penelitian untuk bisa dipergunakan oleh masyarakat sebagai alat
memasak yang layak dipergunakan dengan aman terhindar dari bahaya kebakaran dan
ledakan.
Skema perancangan dan pembuatan proyek akhir ;
24
Faktor keamanan
Star
Studi Kelayakan
Analisa Perancangan
Pemilihan Bahan
Analisis Sistem Kerja
Pembuatan Alat :Pembuatan ruang pembakaranPembuatan tempat sisa pembakaranPembuatan tempat persediaan bahan
bakar
Pengecekan
Gambar Teknik
Uji Coba
Stop
tidak
Ya
2.%2%. Alat dan Bahan
2.2.1. Alat
25
Dalam pembuatan kompor agar hasilnya maksimal maka dibutuhkan alat-alat
dalam pengerjaannya. Adapun alat-alat yang dibutuhkan dalam pembuatan kompor
biji jarak antra lain:
1. Gunting plat
Gunting plat, digunakan untuk menggunting plat aluminium yang akan
dipakai pada pembuatan kompor biji jarak sesuai dengan desain yang ada.
2. Bor
Dalam pembuatan kompor dengan bahan bakar biji jarak, bor di gunakan
untuk melubangi bagian penyambungan plat untuk lubang paku klem,
melubangi saluran pembuangan sisa pembakaran, melubanggi saringan udara
bagian dalam dan bagian luar, lihat lampiran 4
3. Gelas ukur
Dalam penelitian kompor biji jarak, gelas ukur dipergunakan sebagai alat
penggukur volume biji jarak yang akan dimasukan pada penyediaan (stock)
bahan bakar dan volume air dalam ujicoba alat sebagai satuan dalam volume
4. Gergaji besi
Gergaji besi digunakan sebagai alat pemotong besi yang telah diukur seperti
pemotongan pada besi penyetelan ruang pembakaran dan tempat dudukan
panci.
5. Mesin Las dan Elektroda
Mesin Las dan elektroda digunakan untuk menyambung besi seperti pada
tempat tumpuan panci dan meyambung pada penyetelan ruang pembakaran.
26
6. Tang
Tang digunakan untuk melipat bagian-bagian plat yang perlu dilipat seperti
dibagian tepi plat yang tajam, agar dapat digunakan dengan aman. Juga tang
dipergunakan untuk memegang besi-besi pada saat pegelasan yang ukurannya
kecil/pendek.
7. Palu
Palu digunakan untuk meluruskan bagian-bagian plat yang permukaannya
tidak rata dan digunakan untuk membuka kotoran pada las.
8. Mistar
Mistar digunakan untuk mengukur panjang plat yang dibutukan pada kompor
dan komponen-kmponennya sesuai dengan ukuran desain yang ada.
9. Jangka sorong
Jangka sorong digunakan sebagai alat pengukur ketebalan plat, mengukur
tingginya ruang pembakaran, mengukur diameter dalam dan diameter luar
pada saringan udara dalam dan luar
10. Kuas
Kuas digunakan untuk mengecat kompor agar tampilan kompor terlihat lebih
menarik
11. Stopwatch
Stopwatch dipergunakan untuk menentukan waktu proses pembakaran dan waktu
untuk mendidihkan air dalam pengambilan data ujicoba alat.
27
2.2.2. Bahan
Dalam melakukan penelitian mengenai pemanfaatan biji jarak sebagai bahan
bakar kompor, maka diperlukan bahan-bahan yaitu:
1. Plat aluminium dengan tebal 0,4 mm
2. Plat seng 0,3 mm
3. Paku klem .
4. Biji jarak
5. Cat
6. Besi plat
7. Kompor bekas
8. Mur
9. Bejana (panci), lihat lampiran
3.%2%. Variabel Penelitian
Variabel penelitian dalam pemanfaatan biji jarak sebagai bahan bakar kompor
dalam memunculkan ide kreatif dalam penggunan bahan bakar alternatif adalah:
1. Merancang ruang pembakaran pada kompor biji jarak
2. Merancang tempat penampung sisa pembakar biji jarak
3. Memanfaatkan panas yang dihasilkan kompor pada saat menyala untuk
mengurangi kadar air yang terkandung dalam bahan bakar biji jarak
4. Merancang tempat persediaan bahan bakar biji jarak
4.%2%. Desain Alat
28
Desain kompor biji jarak sama halnya dengan desain kompor minyak tanah
akan tetapi ada beberapa komponen dan sistem kerja yang berbeda seperti pada :
Gambar 3.1. Sketsa kompor biji jarak
1. Tempat stock bahan bakar biji jarak, dimana bahan bakarnya ditempatkan di atas
di sekeliling kompor agar pada saat pengisian bahan bakar jatuh secara merata
keseluruh permukaan ruang pembakaran,
2. Ruang pembakaran, dimana sistem kerja ruang pembakar naik-turun dengan
beberapa tujuan yaitu; ruang pembakar diturunkan secukupnya untuk memasukan
bahan bakar dari tempat penyediaan (stock) bahan bakar biji jarak, ruang bakar
diturunkan semaksimalnya untuk menggurangi nyala api dan sekaligus untuk
memadamkan api pada saat kompor tidak dipergunakan lagi dan ruang pembakar
dilubangi secukupnya sebagai tempat pembuangan sisa pembakaran,
29
3. Tempat penampung sisa pembakaran, dimana diletakan pada bagian bawah ruang
pembakar dengan tujuan agar setiap sisa pembakaran langsung jatuh pada
penampung sisa pembakaran melalui lubang-lubang yang dibuat pada ruang
pembakar.
4. Penyetelan ruang pembakaran, diantara ruang pembakaran dengan tempat sisa
pembakaran terdapat penyetelan yang terbuat dari roun bar dengan diameter 8
mm dan diujungnya disambung dengan sekrup, agar ruang pembakaran bisa
tertahan dalam posisi yang diinginkan.
5.%2%. Teknik Pengumpulan Data
Adapun teknik pengumpulan data dalam penelitian pemanfaatan biji jarak
sebagai bahan bakar kompor yaitu:
1. Mengukur temperatur kompor saat menyala pada setiap 15 menit selama 2
jam
2. Menentukan jumlah bahan bakar yang terpakai dengan alat ukur volume
(liter) selama waktu tertentu saat kompor menyala atau pada saat uji coba
3. Menghitung laju perpindahan panas saat kompor menyala selama masa uji
coba
4.
BAB IV
30
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Rancangan Kontruksi
Perancangan kontruksi kompor biji jarak dimaksudkan untuk memodifikasi
kompor biji jarak yang telah ada sebelumya, agar kendala-kendala yang ada bisa
diatasi, sehingga hasil desain dapat digunakan dengan sempurna. Adapun beberapa
hal yang menjadi sasaran dalam memodifikasi kompor biji jarak yaitu; perancangan
ruang pembakaran, rancangan saringan pembuangan, perancangan stock/cadangan
bahan bakar dan rancangan penampung sisa pembakaran, tampak pada gambar 1.4,
yaitu :
Gambar 4.1. Hasil desain kompor biji jarak
Untuk lebih jelas dan memastikan letak komponen-komponen kompor biji
jarak sesuai hasil modifikasi yaitu dapat dilihat pada gambar sketsa kompor biji jarak
(Gambar 4.2). Pada Tabel 4.1 dapat mengetahui nama-nama komponen kompor biji
jarak beserta fungsinya.
31
I
IV IV
II III II
V
VI
VII
Gambar 4.2. Gambar sketsa kompor biji jarak tampak samping
Tabel 4.1. Nama-nama bagian kompor beserta fungsi masing-masing.
Bagian Nama Fungsi
I Permukaan ruang pembakaran Sebagai tempat dudukan bejana (panci atau periuk) yang akan dipanasi
II Ruang pembakaran Sebagai tempat berlangsungnya proses pembakaran
III Saringan udara dalam Sebagai tempat sirkulasi udara dan yang memberi bentuk ruang pembakaran
IV Ruang stock/ cadangan bahan bakar
Sebagai tempat cadangan bahan bakar untuk proses pembakaran selanjutnya
V Penutup saluran stock bahan bakar
Agar bahan bakar tetap berada pada ruang stock bahan bakar saat proses pembakaran berlangsung
VI Batang penghubung ruang pembakaran dengan stelan
Untuk mengerakan ruang pembakaran saat stelan diputar
VII Stelan Sebagai pengontrol ruang pembakaran
32
saat memperkecil maupun memperbesar nyala api ataupun saat penambahan bahan bakar
4.1.1 Rancangan Ruang Pembakaran
Dalam perancangan ruang pembakaran kompor biji jarak, bermaksud
merancang ruang pembakaran yang mempunyai pengaturan besar kecilnya api dan
cara penambahan bahan bakar dengan tidak menganggu bejana yang sementara
dipanasi. Kemudian sisa pembakaran dapat terbuang langsung kedalam ruang
penampung sisa pembakaran.
Bentuk ruang pembakaran kompor biji jarak sama seperti kompor pada
umumnya yaitu berbentuk melingkar. Tujuan ruang pembakaran berbentuk melingkar
adalah agar nyala api dapat menyebar secara merata pada bagian permukaan ruang
pembakaran kompor dengan mendapatkan sirkulasi udara yang cukup untuk
pembakaran. Pada ruang pembakaran (Bagian II Gambar 4.2) terdapat saringan udara
dalam (Gambar 4.3). Pada bagian luar pembakaran terdapat pula saringan udara luar
(Gambar 4.4), dimana masing-masing saringan udara harus dilubang-lubangi sebagai
tempat sirkulasi udara seperti.
33
Gambar 4.3. Saringan udara dalam Gambar 4.4. Saringan udara luar
Jarak antara saringan udara dalam dan saringan udara luar adalah 33 mm,
dimana harus lebih besar dari biji jarak, dimana panjang rata-rata biji jarak 20 mm
dengan demikian biji jarak yang jatuh dari stock bahan bakar mendapatkan ruang
yang cukup luas dengan tidak menganggu proses pembakaran sebelumnya. Bahan
kontruksi saringan udara dalam maupun saringan udara luar ialah dengan
memanfaatkan saringan udara kompor minyak tanah karena, bentuk dan fungsinya
yang sama disamping itu untuk menimalisir biaya pembuatan kompor.
Bila pengaturan ruang pembakaran diputar, maka ruang pembakaran bergerak
naik atau turun yang mengikuti alur gigi batang penghubung ruang pembakaran
dengan pengatur ruang pembakaran. Pengaturan ruang pembakaran diputar saat
melakukan penambahan bahan bakar, menggurangi nyala api, maupun pada saat
memadamkan api kompor. Sistem pengaturan ruang pembakaran menggunakan
rodagigi yang menghubungkan antara ruang pembakaran dengan pengaturan ruang
pembakaran, seperti tampak pada Gambar 4.5, yaitu:
34
Gambar 4.5. Gigi pengatur ruang pembakaaran
4.1.2 Rancangan Saringan Pembuangan
Dalam ruang pembakaran dilengkapi dengan lubang-lubang pada bagian alas
sebagai saluran pembuangan sisa pembakaran. Lubang-lubang saluran sisa
pembakaran berada di sekeliling ruang pembakaran yang terletak diatas ruang
penampung sisa pembakaran, agar sisa pembakaran langsung jatuh di ruang
penampung sisa pembakaran, seperti tampak pada Gambar 4.6, yaitu :
I II
III
Gambar 4.6. Saringan pembuangan sisa pembakaran
35
Keterangan Gambar 4.6. :
I. : Saluran sisa pembakaran
II. : Tumpuan saringan udara dalam
III. : Penutup bahan bakar
Pada bagian tengah saringan terdapat ruang kosong sebagai tempat saringan
udara bagian dalam. Rancangan saringan pembakaran berbentuk melingkar mengikuti
ruang pembakaran yang ditempatkan sebagai tumpuan bahan bakar yang jatuh dari
ruang stock bahan bakar. Saringan pembuangan berfungsi sebagai saluran sisa
pembakaran yang sudah tidak dapat terbakar, maka secara otomatis sisa bahan bakar
jatuh ketempat pembuangan sisa pembakarsan melewati lubang-lubang tersebut.
4.1.3 Rancangan Ruang Stock Bahan Bakar
Rancangan ruang stock bahan bakar berfungsi sebagai tempat penyedian
bahan bakar untuk keperluan pembakaran selanjutnya. Bentuk ruang stock bahan
bakar berbentuk tabung yang posisinya mengelilingi ruang pembakaran yang
bertujuan untuk mempermudah pengisian bahan bakar dan dapat tersebar secara
merata ke ruang pembakaran. Pada dinding bagian dalam yang terletak di bawah dari
ruang stock bahan bakar terdapat lubang disekelilingnya yang berfungsi sebagai
saluran bahan bakar ke ruang pembakaran. Dimana jarak antara dinding bagian luar
dan dinding bagian dalam sejauh 70 mm dan tinggi dinding pada bagian luar 173
mm, sedangkan tinggi bagian dalam 233 mm termasud saluran bahan bakar.
36
I
II
III
IV
Gambar 4.7. Bagian-bagian stock bahan bakar
Keterangan Gambar 4.7. :
I : Dinding stock bahan bakar bagian dalam
II : Saluran bahan bakar
II : Badan kompor
IV : Tiang kompor
Posisi saluran bahan bakar yang berada di dalam ruang stock bahan bakar
yang berfungsi sebagai saluran bahan bakar ke dalam ruang pembakaran, seperti
tampak pada Gambar 4.7. Saluran bahan bakar berbentuk persegi panjang dengan
ukuran 35 mm x 15 mm yang terdiri dari 6 saluran, dimana di antara tiap saluran
bahan bakar terdapat tiang berfungsi sebagai penyangga bagian atas badan kompor.
Agar kompor lebih kuat bisa menahan beban yang lebih berat, maka kompor
dibuatkan 4 tiang pada tiap sudut kompor yang terbuat dari besi-L.
37
Ruang stock bahan bakar mempunyai kapasitas menampung sebanyak 5 liter
biji jarak dalam satu kali pengisian. Seperti tampak pada Gambar 4.8 dan Gambar
4.9, sebagai berikut :
I
II
III
Gambar 4.8. Ruang Stock Bahan Bakar Gambar 4.9. Ruang Stock Bahan Bakar Tampak Atas
Keterangan :
I. : Tempat masuknya bahan bakar
II. : Dinding stock bahan bakar bagian luar
III. : Kemiringan sudut 45˚
Pada bagian landasan stock bahan bakar diberi bentuk miring, dengan
kemiringan 45˚ dipergunakan sebagai tempat meluncurnya bahan bakar saat ruang
38
pembakaran diturunkan atau saat melakukan penambahan bahan bakar kedalam ruang
pembakaran, maka secara otomatis bahan bakar akan masuk ke dalam ruang
pembakaran. Pada bagian atas stock bahan bakar terdapat plat seng yang berbentuk
persegi empat di sekelilingnya yang diberi lubang sebanyak empat lubang sebagai
tempat penambahan bahan bakar kedalam stock bahan bakar. Plat seng yang ada pada
bagian atas stock bahan bakar yang sekaligus difungsikan sebagai tumpuan bejana
(panci, periuk) yang akan dipanasi.
4.1.4 Rancangan Ruang Pembuangan Sisa Pemakaran
Perancangan penampung sisa pembakaran yang terletak di bawah ruang
pembakaran tepatnya dibagian alas kompor biji jarak. Sistem kerjanya yang bisa
dibuka atau ditarik langsung (Gambar 4.12 Bagian B) saat sisa pembakaranya sudah
penuh. Kontruksi bahan ruang penampung sisa pembakaran yang terbuat plat seng
dan kontruksi landasan ruang penampung sisa pembakaran dengan memanfaatkan
bekas tengki pada kompor minyak tanah. Untuk pembuatannya memotong bagian
tengah dan bagian bawahnya dibiarkan untuk digunakan sebagai landasan keluar
masuknya ruang penampung sisa pembakaran yang ditunjukan oleh arah panah yang
tampak pada gambar 4.11, yaitu :
39
Gambar 4.10. Ruang penampung Gambar 4.11. Landasan ruang penampung sisa pembakaran sisa pembakaran
Untuk bentuk atau model pada perancangan ruang penampung sisa
pembakaran bukan menjadi masalah, akan tetapi yang perlu diperhatikan ukuran
diamerternya yang harus lebih luas dari diameter ruang pembakaran. Tujuan diameter
ruang penampung sisa pembakaran lebih besar, agar sisa pembakaran yang jatuh tepat
di dalam ruang penampung sisa pembakaran. Saat penampung sisa pembakaran
penuh, maka ruang penampung sisa pembakaran dibuka atau ditarik langsung.
Setelah selesai kemudian ruang penampung sisa pembakaran dimasukan kembali.
seperti tampak pada gambar 4.12, yaitu :
A B
Gambar 4.12. Sistem kerja ruang pembuangan sisa pembakaran
40
Seperti tampak pada Gambar 4.12 yang terjadi pada saat posisi A ruang
penampungan sisa pembakaran dalam keadan tertutup, sedangkan saat posisi B ruang
penampungan sisa pembakaran dalam keadan terbuka.
4.2 Prinsip Kerja Kompor Biji Jarak
Pada pegembangan kompor biji jarak yang merupakan hasil modifikasi
kompor sebelumnya, salah satu modifikasi yang membedakan adalah terletak pada
sistem kerjanya. Dimana sistem kerja hasil modifikasi yaitu pada saat penambahan
bahan bakar, ruang pembakaran diturunkan sampai mencapai saluran bahan bakar
(masuknya bahan bakar keruang pembakaran) dengan memutar pengaturan ruang
pembakaran sampai ujung batang gigi. Setelah bahan bakar yang masuk cukup untuk
pembakaran selanjutnya, maka ruang pembakaran kembali dinaikkan dengan
memutar pengaturan ruang pembakaran dengan berlawanan arah dengan saat
pengisian bahan bakar. Saat menaikan ruang pembakaran, maka saluaran bahan bakar
secara langsung tertutup.
A A
B
C
41
Gambar 4.13. Prinsip kerja kompor biji jarak tampak samping
Dari Gambar 4.13 dapat terliat prinsip kerja, dimana saat bagian C diputar,
maka ruang pembakaran ikut bergerak melalui batang bergigi (Bagian B). Ketika
ruang pembakaran capai ujung atas bagian B, maka bahan bakar yang ada di dalam
ruang stock bahan bakar masuk ke dalam ruang pembakaran melalui saluran bahan
bakar (Bagian A). Begitu pula saat mengembalikan posisi bahan bakar, tetapi bagian
A kembali tertutup.
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan kompor biji jarak
adalah :
1. Mula-mula biji jarak yang sudah kering dimasukan kedalam ruang stock bahan
bakar dan sebagian dimasukkan langsung ke dalam ruang pembakaran, dimana
posisi ruang pembakaran dinaikan supaya saluran pembakaran dalam keadaan
tertutup
2. Bahan bakar yang sudah ada pada ruang pembakaran disiramkan minyak tanah
secukupnya secara merata ke biji jarak yang ada di dalam ruang pembakaran
untuk mempermudah pembakaran awal. Lihat lampiran 5 dan untuk volume
minyak tanah tampak pada lampiran 3
3. Cara penyalaan kompor biji jarak yang dilakukan sama halnya pada kompor
biasa yaitu dengan menggunakan penghantar yang mudah dibakar. Lihat
lampiran 6
42
4. Selanjutnya proses pembakaran pembakaran berlangsung, lihat lampiran 7 dan
lampiran 8
5. Untuk menguranggi nyala api cukup menurunkan ruang pembakaan dengan tidak
mencapai lubang-lubang saluraan bahan bakar, lihat lampiran 9
6. Untuk memadamkan nyala api kompor, dengan menunggu bahan bakar pada
ruang pembakaran habis terbakar.
4.3 Analisa Perpindahan Panas
Dalam analisa perpindahan panas dimaksudkan untuk dapat mengetahui
berapa besar laju perpindahan panas dari ruang pembakaran ke ruang stock bahan
bakar pada kompor biji jarak. Untuk dapat mengetahui laju perpindahan panas yang
terjadi pada kompor biji jarak yang perlu diketahui adalah : memperhatikan
komponen - komponen kompor, mengukur temperatur pada tiap komponen kompor
(Bagian A, B, C dan D Gambar 4.14). Akan tetapi untuk menentukan berapa besar
laju perpindahannya tidak dapat ditentukan, karena keterbatasan alat pengukur
temperatu (Termometer). Untuk itu dalam pemahasan ini hanya membahas jenis
perpindahan panas yang terjadi dari ruang pembakaran ke ruang stock/cadangan
bahan bakar. Komponen-komponen kompor biji jarak yang perlu diketahui jenis
perpindahan panas dari ruang pembakaran ke dalam ruang stock bahan bakar yaitu :
1. Untuk saringan udara luar
Secara umum profil aliran panas yang terjadi dari ruang pembakaran ke
ruang stock bahan bakar, seperti pada Gambar 4.14, sebagai berikut :
43
1 2 3 4 5 q
A B C D q
0,5 15 0,3 138
Gambar 4.14. Profil aliran panas pada kompor biji jarak dari ruang pembakaran ke ruang stock bahan bakar
Kererangan :
A = Saringan udara luar
B = Ruang kosong, yang terletak antara saringan udara bagian dalam dengan
dinding stock bahan bakar bagian dalam
C = Dinding stock bahan bakar bagian dalam
D = Ruang stock bahan bakar
44
Diasumsikan untuk T1 berada pada ruang pembakaran dan untuk T 2 berada
pada permukaan luar saringan udara luar (Bagian 2 Gambar 4.14). dengan tebal
saringan udara bagian luar adalah 0,5 mm. Dari lampiran 1 terlihat konduktivitas
termal besi tempa pada suhu 0 0C adalah 59 W/m . 0C. Untuk ukuran pada gambar
menggunakan satuan milimeter, maka untuk mengetahui laju perpindahan kalor
pada saringan udara bagian luar dapat dihitung dengan hukum fourier didapatkan:
q = - k ∆T A ∆x
Dari pernyatan diatas dapat ditentukan perpidahan panas yang terjadi yaitu
perpindahan panas konduksi, karena perpindahan panas berlangsung dalam satu
medium yaitu pada saringan udara luar.
2. Ruang kosong
Untuk mengetahui aliran panas pada ruang kosong, yang terletak antara
saringan udara bagian dalam dengan dinding stock bahan bakar bagian dalam,
yang tampak Bagian B (Gambar 4.14). 10 mm. Diasumsikan bahwa T2 = Tw
adalah temperatur plat saringan udara bagian luar (Bagian A gambar 4.14), dan T∞
adalah temperatur udara (Bagian B pada Gambar 4.14). Untuk menentukan laju
perpindahan pada bagian B (Gambar 4.14) menggunakan hukum Newton tentang
pendinginan. Karena perpindahan panas yang terjadi dari temperatur saringan
udara luar dipengaruhi oleh fluida gas, maka perpindahan panas yang terjadi
adalah perpindahan panas konveksi. Untuk menentukan berapa besar laju
perpindahan panasnya dngan menggunakan persamaan berikut :
45
q = hA (Tw – T∞)
3. Dinding stock bahan bakar bagian dalam
Temperatur yang ada pada dinding stock bahan bakar bagian dalam
merupakan temperatur yang berasal dari temperatur saringan udara luar. Posisi
dinding stock bahan bakar bagian dalam yaitu berada pada posisi C (Gambar
4.14). Perpindahan panas yang terjadi pada dinding stock bahan bakar bagian
dalam sama halnya perpindahan panas yang terjadi pada saringan udara luar yaitu
perpindahan panas konduksi. Untuk mengetahui berapa besar laju perpindahan
panas, maka menggunakan persamaan berikut :
q = - k ∆T A ∆x
4. Ruang stock bahan bakar
Pada ruang stock bahan bakar perpindahan yang terjadi adalah
perpindahan panas secara konveksi seperti yang terjadi pada ruang kosong, yang
terletak antara saringan udara bagian dalam dengan dinding stock bahan bakar
bagian dalam. Untuk menghitung laju perindahan panas yang terjadi dengan
menggunakan persamaan di bawah ini ;
q = hA (Tw – T∞)
4.4 Hasil Ujicoba
46
Dalam pengujian kompor biji jarak dimaksudkan untuk mengetahui perbedaan
antara kompor biji jarak hasil modifikasi dengan kompor minyak tanah. Perbedaan itu
dapat dilihat pada tabel-tabel di bawah ini :
1. Kompor biji jarak
Saat ujicoba kompor biji jarah dilakukan, posisi ruang pembakaran
dinaikkan maksimal sampai akhir proses pembakaran (nyala api padam).
Tabel 4.2. Penggunaan kompor biji jarak dalam mendidikan air
No Volume air (liter)
Waktu mendidih air (menit)
1. 1 2,372. 2 5,153. 3 9,234 4 12,305. 5 16,08
Tabel 4.3. Waktu proses pembakaran pada kompor biji jarak
No Volume biji jarak (liter)
Waktu proses pembakaran (menit)
1. ½ 6,482. 1 13,063. 2 25.524. 3 38,095. 4 51,106. 5 1 jam 20,00
Dari tabel di atas dapat lihat bahwa kompor biji jarak dalam mendidikan
satu (1) liter air membutuhkan waktu 2,37 menit. Dan pada Tabel 4.3,
47
penggunaan bahan bakar biji jarak sebanyak ½ liter membutuhkan waktu proses
pembakaran selama 6,48 menit. Dari kedua tabel di atas dapat dikatakan bahwa
dalam satu (1) liter biji jarak dapat mendidikan air sebanyak empat (4) liter.
2. Kompor minyak tanah
Saat ujicoba minyak tanah dilakukan, sumbuh kompor minyak tanah
dinaikkan maksimal sampai akhir proses pembakaran (nyala api padam)
Tabel 4.4. Penggunaan kompor minyak tanah
Volume minyak tanah
Waktu proses pembakaran
Volume air(Liter)
Waktu mendidih air(Menit)
1 liter 6 jam 17 menit
1 8,132 15,453 23,284 32,515 40,65
Dari Tabel 4.4 dikatakan bahwa dalam penggunaan kompor minyak tanah
dengan volume satu (1) liter minyak tanah dapat melakukan proses pembakaran
selama 6 jam 17 menit. Kemudian untuk mendidihkan satu (1) liter air
membutuhkan waktu selama 8,13 menit.
Dari tabel hasil ujicoba penggunaan kompor biji jarak dengan hasil
ujicoba kompor minyak tanah dapat disimpulkan bahwa :
1. Kompor biji jarak lebih cepat mendidihkan air dibandingkan dengan kompor
minyak tanah
48
2. Dalam penggunaan bahan bakar, kompor minyak tanah lebih hemat
dibandingkan dengan kompor biji jarak
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Pada akhir rancangan modifikasi kompor biji jarak ini, dapat disimpulkan
bakwa
1. Kompor biji jarak bisa dijadikan sebagai bahan bakar alternatif saat kesulitan
bahan bakar minyak tanah
2. Dari hasil ujicoba, kompor biji jarak lebih cepat mendidihkan air dibandingkan
dengan kompor minyak tanah
3. Dari hasil ujicoba antara kompor minyak tanah dengan kompor biji jarak dapat
simpulkan bahwa kompor minyak tanah lebih hemat dibandingkan dengan
kompor biji jarak,
49
B. Saran
Adapun saran dari penulis ini adalah :
1. Penulis menyarankan agar dalam tugas rancangan modifikasi kompor biji jarak
ini dapat dilanjutkan dan dijadikan sebagai suatu tugas akhir,
2. Penulis senantiasa mengharapkan masukkan-masukkan dari pembaca demi
perbaikan dan penyempurnaan tulisan ini.
DARTAR PUSTAKA
A. N. Alam Syah, Biodiesel Jarak Pagar, PT. Agro Media pustaka, Jakarta; 2006
Bureau of Energy Efficiency. Energy Efficiency in Thermal Utilities. Chapter 1. 2004
B.S. Anwir, Sambungan Ulir Sekrup Pena Dan Pasak, PT. Bhratara Karya Aksara,
Jakarta; 1984
E. J. Holmen, Perpindahan Kaloar, Erlangga, Jakarta: 1997
H. Hendarsin, A. Abdul Rachman, Elemen Mesin, Erlangga, Jakarta : 1993
Info Tek jarak pagar, Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Badan
Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008
Kreith Frank, Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas, Erlangga, Jakarta: 1997
Rama Prihandana dan Roy Hendroko, Petunjuk Budidaya Jarak Pagar, PT.
AgroMedia pustaka, Jakarta; 2006
50
United Nations Environment Programme (UNEP), Pedoman Efisiensi Energi untuk
Industri di Asia, 2006
51