TUGAS AKHIR

INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU INDUSTRI TAHU

DENGAN VARIASI DEBIT UDARA PRIMER

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh

DIDIK ARI WIBOWO

NIM : D 200070024

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2015

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

1. “Sebuah rencana biasa yang dilaksanakan tanpa kesiapan, tetap lebih

baik daripada rencana yang sempurna tapi tidak pernah dilaksanakan”.

(Mario Teguh)

2. “..Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum

sebelum mereka mengubah sendiri keadaan mereka..”(Qs.Ar Ra’d: 11)

3. “Wahai orang-orang yang beriman! Jika kamu menolong agama Allah

niscaya Dia akan menolongmu dan meneguhkan kedudukanmu”

(Qs. Muhammad : 7)

vii

PERSEMBAHAN

Dengan segala kerendahan dan ketulusan hati penulis

mempersembahkan laporan Proyek Akhir ini kepada :

1. Allah SWT beserta Rosul – rosul-Nya.

2. Yang terhormat Bapak dan Ibu tercinta sebagai pelita hati,

penyemangat jiwa.

3. Seluruh Dosen, yang terhormat yang telah mendidik dan

membimbing penulis dalam menuntut ilmu.

4. Almamater Universitas Muhammadiyah Surakarta tercinta.

viii

ABSTRAKSI

Tungku adalah alat bantu yang umumnya terbuat dari tanah liat

atau susunan batu bata yang digunakan dalam proses pembakaran

dengan bahan bakar padat, briket, atau sampah organik untuk proses

memasak didapur.

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh kinerja

dari tungku pembakaran menggunakan variasi debit udara primer 0,020

m3/s, 0,023 m3/s, 0,026 m3/s terhadap pengaruh temperatur tungku,

temperatur air pendidihan, laju kebutuhan bahan bakar, dan efisiensi

thermal persatuan waktu dengan menggunakan bahan bakar sekam padi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi debit udara

mempengaruhi besarnya temperatur pembakaran tungku, waktu

pendidihan air, laju kebutuhan bahan bakar, efisiensi termal pada tungku

tersebut. Maka dapat disimpulkan pada penelitian dari ketiga variasi debit

udara tersebut didapatkan semakin rendah debit udara semakin lama

waktu pendidihan air, tetapi kebutuhan bahan bakar sedikit dan efisiensi

thermal tinggi, sedangkan semakin tinggi debit udara semakin cepat waktu

pendidihan air, tetapi kebutuhan bahan bakar banyak dan efisiensi tungku

rendah. Efisiensi thermal tungku tertinggi dihasilkan dari pengujian variasi

debit udara primer 0,023 m3/s.

Kata Kunci: Tungku Pembakaran, Sekam Padi, Efisiensi Thermal

Tungku

ix

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warrahmatullahiwabarakatuh.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan peneliti ini dapat

terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “INOVASI TEKNOLOGI TUNGKU INDUSTRI

TAHU DENGAN VARIASI DEBIT UDARA PRIMER”, dapat terselesaikan

atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini,

penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan

rasa terima kasih dang penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D sebagai dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar R, M.T., Ph.D selaku Ketua Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

3. Bapak Ir. Sartono Putro, MT selaku dosen pembimbing I yang telah

membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan

Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

4. Bapak Nur Aklis, ST, M.Eng selaku dosen pembimbing II yang telah

membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan

Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

x

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis

selama mengikuti kegiatan kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo’akan,

memberikan semangat dan dorongan, serta terima kasih atas

semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini

sehingga penulis semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Semua do’a dan kasih sayang tulus darimu akan selalu mengiringi

langkahku,

7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2007, teman seperjuangan

yang selalu memberi bantuan dan motivasi dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini..

8. Semua pihak yang turut membantu dalam segala hal yang tidak

dapat penulis sebutkan satu persatu..

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari

pembaca akan penulis terima dengan senang hati.

Wasalammu’alaikum. Wr. Wb.

Surakarta, Oktober 2015

Penulis

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

ABSTRAKSI ····································································· viii

KATA PENGANTAR ·························································· ix

DAFTAR ISI ····································································· x

DAFTAR GAMBAR ···························································· xiv

DAFTAR TABEL ······························································· xv

DAFTAR SIMBOL ······························································ xvi

DAFTAR LAMPIRAN ·························································· xvii

BAB I PENDAHULUAN ······················································· 1

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

1.2. Rumusan Masalah .................................................... 3

1.3. Batasan Masalah ....................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian ....................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ..................................................... 4

1.6. Metodologi Penelitian ................................................ 4

1.7. Sistematika Penilisan ................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI ·················································· 7

2.1. Tinjauan Pustaka ....................................................... 7

2.2. Landasan Teori ......................................................... 9

2.2.1. Prinsip Pembakaran ......................................... 9

2.2.2. Pembakaran Bahan Bakar Padat ..................... 11

xii

2.2.3. Komposisi Bahan Bakar ................................... 15

2.2.4. Tungku Pembakaran ........................................ 20

2.2.5. Dimensi Tungku Pembakaran ........................... 24

2.2.6. Kebutuhan Udara Pembakaran ......................... 24

2.2.7. Kalor.................................................................. 27

BAB III METODE PENELITIAN ··········································· 30

3.1. Rancangan Penelitian ............................................... 30

3.2. Instalasi Pengujian .................................................... 32

3.3. Lokasi Penelitian ....................................................... 34

3.4. Alat dan Bahan Penelitian ......................................... 34

3.4.1. Peralatan Penelitian ......................................... 34

3.4.2. Bahan Penelitian .............................................. 41

3.5. Prosedur Penelitian ................................................... 41

3.6. Kesulitan ................................................................... 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ······································ 43

4.1. Hasil dan Pembahasan .............................................. 43

4.1.1. Temperatur Tungku ......................................... 43

4.1.2. Temperatur Air ................................................. 44

4.1.3. Laju Kebutuhan Bahan Bakar ........................... 45

4.2. Efisiensi Tungku ........................................................ 46

4.2.1. Pengujian Untuk Mendidihkan Air .................... 46

4.2.2. Pengujian Untuk Merubah Air Menjadi Uap ...... 47

4.3. Efisiensi Thermal Tungku .......................................... 49

4.3.1. Kalor yang Dibutuhkan untuk Mendidihkan Air . 49

4.3.2. Kalor yang Dibutuhkan untuk Merubah Air

Menjadi Uap ..................................................... 49

4.3.3. Kalor yang Dihasilkan dari Proses

Pembakaran Sekam Padi .................................. 51

4.3.4. Efisiensi Thermal Pada Tungku ........................ 51

xiii

BAB V PENUTUP ......................................................................... 53

5.1. Kesimpulan ............................................................... 53

5.2. Saran ......................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................... 56

LAMPIRAN .................................................................................... 57

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Tungku Pembakaran…………………………………… 24

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian …………………………...….. 30

Gambar 3.2. Instalasi Tungku Pembakaran ……………………….. 32

Gambar 3.3. Stopwatch ………………………………………………. 35

Gambar 3.4. Timbangan miyako kapasitas 10 Kg …………………. 35

Gambar 3.5. Blower …………………………………………………… 36

Gambar 3.6. Anemometer Digital …………………………………… 37

Gambar 3.7. Thermokopel …………………………………………… 37

Gambar 3.8. Tungku Pembakaran ………………………………….. 38

Gambar 3.9. Detail Tungku Pembakaran ………………………….. 38

Gambar 3.10. Tangki Air Pipa Api…………………………………… 39

Gambar 3.11. Detail Tangki Air Pipa Api …………………………… 40

Gambar 4.1. Hubungan antara temperatur tungku dengan

Waktu selama proses pengujian…………………… 43

Gambar 4.2. Hubungan antara temperatur air dengan

waktu selama proses pengujian………………….... 44

Gambar 4.3. Hubungan antara laju kebutuhan bahan bakar

dengan waktu selama proses pengujian………….... 45

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Sekam Menurut Suharno (1979)…… 15

Tabel 2.2. Komposisi Kimia Sekam Menurut DTC-IPB …..………. 15

Tabel 2.3. Berat Atom dan Berat Molekul dari Unsur Kimia ……… 16

Tabel 4.1. Pengujian Pendidihan Air ……………………………….. 47

Tabel 4.2. Pengujian Perubahan Air Menjadi Uap ………………… 48

Tabel 4.3. Kalor yang dihasilkan ……………………………………. 49

Tabel 4.4. Kalor merubah air menjadi uap ………………………… 50

Tabel 4.6. Efisiensi Thermal Tungku……………………….………. 52

xvi

DAFTAR SIMBOL

Q = Kalor (kJ)

m = Massa Zat (kg)

muap = Massa uap yang dihasilkan drum (kg)

cp = Kalor Jenis (kJ/kg oC)

t = Suhu (oC)

hfg = Panas penguapan laten (kJ/kg)

HHV = Nilai kalor tertinggi ( kJ )

m uap = volume air berubah manjadi uap (kg)

ma = volume air awal (kg)

mb = volume air akhir (kg)

ρ = massa jenis uap air (kg/m3)

Qf = Kalor yang dihasilkan (kJ)

Wf = Pemakaian bahan bakar (kg)

LHV = Nilai kalor terendah (kJ/kg)

W = Usaha (Joule)

t = Waktu (detik)

P = Daya (J/s)

ηth = Efisiensi Thermal Tungku (%)

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

A. Lampiran 1. Sifat-sifat air (zat cair jenuh)

B. Lampiran 2. Kalor jenis benda setiap temperatur

C. Lampiran 3. Tabel temperatur air jenuh

D. Lampiran 4. Daftar beserta lambang dan massa atom

E. Lampiran 5. Daftar periodik unsur kimia

F. Lampiran 6. Konversi satuan

G. Lampiran 7. Konversi satuan kerja

H. Lampiran 8. Diagram T-s untuk air

I. Lampiran 9. Diagram mollier untuk air