BAB IPENDAHULUAN1.1. Latar BelakangKebutuhan energi yang semakin meningkat pada saat ini, ditambah dengan pertumbuhan penduduk dunia yang terus meningkat, mendorong manusia khususnya dibidang teknik, mencari alternatif sumber energi baru dengan memanfaatkan sumber-sumber energi yang telah ada secara baik, dengan hasil yang diperoleh memiliki manfaat dan daya jual. Hal ini menjadi suatu pemikiran agar masa yang akan datang tidak terjadi suatu krisi dibidang teknik dah sudah sewajarnya untuk memikirkan penggunaan dibidang-bidang teknik lainnya.Salah satu sumber energi yang potensial dikembangkan adalah Biomass Fuel. Sumber energi ini kedepannya diharapkan bisa mengimbangi kelangkaan bahan bakar minyak (BBM). Untuk itu, bagaimana mengimplementasikannya di masyarakat, sebagai sumber energi alternatif yang potensial dengan tingkat risiko yang rendah pada akhirnya dapat menjadikan kemandirian energi masyarakat, untuk itu implementasinya dapat dimulai dari tingkat pemakaian energi yang paling sederhana oleh masyarakat yaitu keperluan energi untuk memasak sehari-hari.1.2. Identifikasi MasalahUntuk memahami praktikum ini kita perlu mengetahui bagaimana prinsip kerja kompor gasifikasi. Bagaimana proses pendidihan air. Dan bagaimana mengetahui heat content dari berbagai macam briket.1.3. Tujuan Percobaan1. Memahami prinsip kerja kompor gasifikasi2. Mengetahui proses pendidihan3. Mengetahui heat content kandungan panas dari berbagai macam briket1.4. Metoda PercobaanPercobaan ini dilakukan dengan mencari referensi untuk bahan bacaan dan teori yang melandasi percobaan ini. Kemudian dilakukan percobaan langsung dengan alat untuk mendapatkan data, analisa, dan kesimpulan.1.5. Sistimatika PercobaanBab IBerisi latar belakang, identifikasi masalah, tujuan percobaan, metoda (kerangka percobaan), sistimatika penulisan, waktu dan tempat percobaanBab IIMenjelaskan tentang materi atau pengertian tentang kompor pyrolisisBab IIIBerisi alat-alat yang digunakan pada percobaan dan prosedur percobaan.1.6. Waktu dan Tempat PercobaanWaktu: Selasa, 1 April 2014Tempat: Laboraturium Fisika Energi, Jurusan Fisika FMIPA Unpad

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 GasifikasiGasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termo kimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran.Selama proses gasifikasi reaksi kimia utama yang terjadi adalah endotermis (diperlukan panas dari luar selama proses berlangsung). Media yang paling umum digunakan pada proses gasifikasi ialah udara dan uap. Produk yang dihasilkan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu padatan, cairan (termasuk gas yang dapat dikondensasikan) dan gas permanen. Media yang paling umum digunakan dalam proses gasifikasi adalah udara dan uap. Gas yang dihasilkan dari gasifikasi dengan menggunakan udara mempunyai nilai kalor yang lebih rendah tetapi disisi lain proses operasi menjadi lebih sederhana.Beberapa keunggulan dari teknologi gasifikasi yaitu :1. Mampu menghasilkan produk gas yang konsisten yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.2. Mampu memproses beragam input bahan bakar termasuk batu bara, minyak berat, biomassa, berbagai macam sampah kota dan lain sebagainya.3. Mampu mengubah sampah yang bernilai rendah menjadi produk yang bernilai lebih tinggi.4. Mampu mengurangi jumlah sampah padat.5. Gas yang dihasilkan tidak mengandung furan dan dioxin yang berbahaya.Selama proses gasifikasi terdapat beberapa tahapan proses yaitu:1. Tahapan pemanasan dimana temperatur padatan naik sampai sebelum terjadi proses pengeringan.2. Tahap pengeringan dimana terjadi pelepasan uap air dari padatan.3. Tahap pemanasan lanjut dimana temperatur padatan naik kembali sampai sebelum terjadi proses devolatilisasi.4. Tahap devolatilisasi dimana volatil dalam padatan keluar sampai tersisisa arang. Tergantung dari bahan bakar yang digunakan volatil dapat terdiri dari gas-gas H2O, H2N2, O2, CO, CO2, CH4, H2S, NH3, C2H6 dan hidrokarbon tidak jenuh.5. Tahap gasifikasi6. Tahap pembakaran arang (terjadi jika masih terdapat udara yang tersisa).Dari prinsip kerjanya gasifikasi dibedakan menjadi 3 jenis:1. Updraft gasifierPembakaran berlangsung di bagian bawah dari tumpukan bahan bakar dalam silinder, gas hasil pembakaran akan mengalir ke atas melewati tumpukan bahan bakar sekaligus mengeringkannya. Bahan bakar dimasukkan ke dalam ruang bakar dari lubang pemasukan atas.2. Crossdraft gasifierUdara disemprotkan ke dalam ruang bakar dari lubang arah samping yang saling berhadapan dengan lubang pengambilan gas sehingga pembakaran dapat terkonsentrasi pada satu bagian saja dan berlangsung secara lebih banyak dalam suatu satuan waktu tertentu.3. Downdraft gasifierGas hasil pembakaran dilewatkan pada bagian oksidasi dari pembakaran dengan cara ditarik mengalir ke bawah sehingga gas yang dihasilkan akan lebih bersih karena tar dan minyak akan terbakar sewaktu melewati bagian tadi.2.2 PembakaranProses pembakaran pembakaran pada dasarnya adalah proses oksidasi bahan bakar dengan oleh oksigen. Proses pembakaran dapat terjadi bila konsentrasi antara uap bahan bakar dan oksigen terpenuhi, dan terdapat energi panas yang cukup.Proses terjadinya api (pembakaran) dikenal dengan nama segi tiga api, yaitu unsur bahan bakar, unsur udara (oksigen), dan energi panas. Bila ketiga unsur ini bertemu dan mencapai konsentrasi yang tepat, maka akan terjadi proses pembakaran, namun sebaliknya bila salah satu unsur dari 3 unsur tersebut ditiadakan maka proses pembakaran tidak akan terjadi.Pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan atau dalam industri tidak terbakar sempurna. Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air. Misalnya:a. Pembakaran sempurna isooktana: C8H18 (l) +12 O2 (g) 8 CO2 (g) + 9 H2O (g) H = -5460 kJb. Pembakaran tak sempurna isooktana: C8H18 (l) + 8 O2 (g) 8 CO (g) + 9 H2O (g) H = -2924,4 kJSebagaimana terlihat pada contoh di atas, pembakaran tak sempurna menghasilkan lebih sedikit kalor. Jadi, pembakaran tak sempurna mengurangi efisiensi bahan bakar. kerugian lain dari pembakaran tak sempurna adalah dihasilkannya gas karbon monoksida (CO), yang bersifat racun. Oleh karena itu, pembakaran tak sempurna akan mencemari udara.2.3 PendidihanUntuk menyebutkan proses perubahan cair menjadi uap terdapat dua istilah yang mempunyai makna berbeda, yaitu penguapan dan pendidihan. Penguapan terjadi pada cairan yang bersentuhan dengan uap saat tekanan uap lebih kecil dibandingkan tekanan saturasi cair pada temperatur tertentu. Sebagai contoh air pada danau yang mempunyai temperatur 20C akan mengalami proses penguapan pada udara yang mempunyai temperatur 20C dan kelembaban relatif 60%. Hal ini disebabkan tekanan parsial uap air dalam udara pada kondisi tersebut adalah 1.4 kPa, yang lebih kecil dibandingkan tekanan saturasi pada 20C, yaitu 2.3 kPa. Contoh lain peristiwa penguapan adalah pengeringan baju, buah, dan sayuran, proses pendinginan melalui keringat pada manusia, serta pembuangan kalor pada air di menara pendingin. Pendidihan terjadi pada cairan yang bersentuhan dengan permukaan zat padat yang mempunyai temperatur lebih tinggi dibanding temperatur saturasi cairan. Sebagai contoh air bertekanan 1 atm akan mengalami pendidihan jika bersentuhan dengan permukaan zat padat yang bertemperatur 110C, karena temperatur saturasi air pada 1 atm adalah 100C. Ciri-ciri proses pendidihan adalah terbentuknya gelembung uap pada bidang kontak cair padat, yang akan terlepas saat ukurannya sudah cukup besar dan akan naik menuju permukaan bebas cairan. Pada pool boiling, aliran fluida terjadi akibat konveksi bebas sedangkan aliran gelembung uap dipengaruhi oleh gaya pengapungan. Contoh pool boiling adalah proses pendidihan yang terjadi pada air di panci. Sebagai contoh temperatur awal air adalah 30C, jauh di bawah temperatur pendidihan. Pada awalnya tidak terlihat gelembung uap, kecuali sedikit gelembung yang menempel pada permukaan panci. Seiring pemanasan yang diberikan, mulai terlihat gerakan air naik dan turun yang disebabkan oleh aliran konveksi alami. Pada suatu saat mulai terbentuk gelembung pada permukaan panci, yang semakin membesar ukurannya dan suatu saat akan terlepas dan melayang naik ke atas. Namun karena temperatur air di sekelilingnya masih lebih rendah dibandingkan temperatur saturasi, maka ukuran gelembung tersebut akan mengecil dan pecah sebelum mencapai permukaan air. Keadaan seperti ini disebut sebagai subcooled boiling. Lama kelamaan gelembung yang tercipta semakin banyak seiring pertambahan temperatur air dan gelembung akan naik mencapai permukaan air saat temperatur air borongan mencapai 100C. Kondisi ini disebut saturated boiling. Dalam melakukan analisis laju perpindahan kalor pendidihan digunakan persamaan empirik atau semi-empirik. Menurut S. Nukiyama (1934) terdapat empat daerah pendidihan, yaitu pendidihan konveksi bebas, pendidihan nukleat, pendidihan transisi, dan pendidihan film.

Gambar 1. Daerah pendidihan (a) pendidihan konveksi bebas (b) pendidihan nukleat (c) pendidihan transisi (d) pendidihan film

Daerah pendidihan tersebut tergambar pada kurva pendidihan, yang merupakan plot dari fluks kalor pendidihan dan temperatur lebihan (Ts Tsat).

Gambar 2. Kurva pendidihan untuk air pada tekanan 1 atm

2.4 Perpindahan KalorKalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Benda yang bersuhu tinggi akan turun suhunya sedangkan benda yang bersuhu rendah akan naik suhunya, sampai keadaan setimbang (suhu kedua benda sama). Proses berpindahnya kalor dapat berlangsung dengan 3 cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi adalah perpindahan kalor melalui hantaran. Laju perpindahan kalor (banyaknya kalor yang berpindah tiap detik) sangat bergantung pada perbedaan suhu kedua permukaan, ketebalan dinding benda, luas permukaan benda, dan konduktivitas zat. Konveksi adalah perpindahan kalor melalui aliran. Konveksi ada dua jenis, konveksi alamiah yaitu perpindahan molekul yang terjadi secara alamiah berdasarkan perbedaan massa jenis. Sedangkan konveksi paksa yaitu fluida yang telah dipanasi dipaksa untuk bergerak ke tujuan tertentu. Misalnya udara panas dari sebuah pengfering rambut. Radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak membutuhkan materi perantara.2.5 Asas BlackPada suatu percobaan air dingin dicampurkan dengan air panas. Hasil ini menunjukkan bahwa air panas melepas kalor (suhunya turun) dan air dingin menerima kalor (suhunya naik). Ternyata banyaknya kalor yang dilepas air panas sama dengan kalor yang diterima oleh air dingin.

Karena kalor adalah energi, persamaan diatas merupakan pernyataan kekekalan energi. Artinya, energi yang dilepaskan suatu benda tidak akan hilang, tetapi diterima oleh benda lain dalam jumlah yang sama. Persamaan ini pertama kali diamati oleh Joseph Black, itulah sebabnya dinamakan asas Black.

BAB IIIMETODA PERCOBAAN3.1. Alat dan Bahan1. Seperangkat kompor pyrolysis2. Bahan bakar batu bara3.2. Prosedur Percobaan1. Menyiapkan kompor gasifikasi; buka setiap bagian, mengenali fungsi masing-masing bagian tersebut.2. Menyiapkan bahan bakar berupa briket atau biomassa; mencatat bahan bakar yang digunakan.Pilih bahan bakar sesuai urutan (petunjuk asisten). Menimbang bahan bakar, massanya ditentukan oleh asisten. Mencatat massa tersebut.3. Menyalakan bahan bakar pada kompor sampai nyala-nya merata. Hitung waktu yang dibutuhkan.Posisi wadah bakar sudah berada pada tempatnya.4. Menyiapkan panci, tuangkan air ke dalamnya, volumenya ditentukan oleh asisten.Mencatat volumenya (poin 4 dikerjakan bersamaan dengan poin 3). Meletakkan wadah air pada kedudukannya.5. Mengamati gelembung yang terbentuk pada panci. Mencata waktunya pada Awal terbentuk gelembung Gelembung menutupi dasar panci Saat terjadi air mendidih6. Menghentikan pendidihan7. Melakukan proses yang serupa untuk briket jenis kedua.

BAB IVDATA DAN PEMBAHASAN4.1. Data PercobaanMassa arang = 500 grMassa air = 500 mlTawal air = 23 CKeadaan AirWaktu (s)Suhu Air (C)

Timbul ada gelembung75760

Timbul gelembung semua--

Mendidih--

Takhir air = 80 CKeterangan:Pada keadaan air timbul gelembung semua dan mendidih tidak dapat diamati waktu dan suhunya. Karena telah satu jam lebih air masih belum ada perubahan dari keadaan yang pertama.4.2. Pengolahan DataUntuk menghitung kalor yang dihasilkan dari arang dapat menggunakan asas Black

Dalam hal ini Qlepas adalah kalor yang dilepaskan oleh arang dan Qterima adalah kalor yang diterima oleh air. Untuk menghitung kalor yang dihasilkan arang, dapat dihitung melalui kalor yang diterima air dengan rumus

Diketahui:Vair = 500 ml = 0,5 10-3 m3air = 1000 kg/m3cair = 4200 J/kg.KTawal = 24 C = 297 KTakhir = 80 C = 353 KSehingga,

4.3. Analisa DataKalor yang dilepaskan oleh arang adalah 117,6 kJ. Namun, kalor ini tidak dapat membuat air mendidih. Hal ini dapat disebabkan oleh jarak panci dengan bara api yang cukup jauh. Dan kemungkina temperature yang dihasilkan oleh arang tidak melebihi dari temperature saturasi air.

BAB VPENUTUP5.1. KesimpulanPada percobaan kali ini prinsip kerja kompor gasifikasi adalah menggunakan Crossdraft gasifier. Yaitu udara disemprotkan ke dalam ruang bakar dari lubang arah samping yang saling berhadapan dengan lubang pengambilan gas sehingga pembakaran dapat terkonsentrasi pada satu bagian saja dan berlangsung secara lebih banyak dalam suatu satuan waktu tertentu.Menurut S. Nukiyama (1934) terdapat empat daerah pendidihan, yaitu pendidihan konveksi bebas, pendidihan nukleat, pendidihan transisi, dan pendidihan film.Heat content dari arang ini sama dengan kalor yang dikeluarkan oleh arang, yaitu 117,6 kJ.5.2. SaranJarak panci dan bara api dibuat jangan terlalu jauh. Dan dilakukan pula pengukuran suhu bara api dengan thermostat.

TUGAS PENDAHULUAN1. Jelaskan prinsip kerja dari kompor gasifikasi?Dari prinsip kerjanya gasifikasi dibedakan menjadi 3 jenis:Updraft gasifierPembakaran berlangsung di bagian bawah dari tumpukan bahan bakar dalam silinder, gas hasil pembakaran akan mengalir ke atas melewati tumpukan bahan bakar sekaligus mengeringkannya. Bahan bakar dimasukkan ke dalam ruang bakar dari lubang pemasukan atas.Crossdraft gasifierUdara disemprotkan ke dalam ruang bakar dari lubang arah samping yang saling berhadapan dengan lubang pengambilan gas sehingga pembakaran dapat terkonsentrasi pada satu bagian saja dan berlangsung secara lebih banyak dalam suatu satuan waktu tertentu.Downdraft gasifierGas hasil pembakaran dilewatkan pada bagian oksidasi dari pembakaran dengan cara ditarik mengalir ke bawah sehingga gas yang dihasilkan akan lebih bersih karena tar dan minyak akan terbakar sewaktu melewati bagian tadi.2. Bagaimana prinsip pembakaran briket batu bara?Dalam pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara, tujuan utamanya adalah semaksimal mungkin mengkonversikan unsur utama dalam batubara yakni C (karbon) menjadi CO2 sehingga dihasilkan energi yang tinggi. Dikarenakan batubara mengandung kadar karbon paling tinggi dibanding bahan bakar fosil lainnya seperti minyak dan gas, maka pembakaran batubara dianggap merupakan sumber emisi CO2 terbesar.3. Apakah yang dimaksud pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna?Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air.4. Bagaimana cara menentukan heat content dari bahan bakar?a. Secara empiris, kalor bahan bakar dihitung dengan bom kalorimeter. Inilah praktek yang dilakukan di industri, dimana rumus kimia bahan bakar tsb tidak penting, yang penting hanya kalornya saja. Misalnya batu bara atau minyak bumi yang dipakai untuk boiler. b. Tapi dalam kimia murni, kalor juga bisa dihitung berdasarkan rumus molekul dan ikatan dari hidrokarbon. Contoh: hidrokarbon sederhanaCH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l)(g) adalah gas dan (l) adalah liquid. Ini penting diketahui karena sebagian panas dari pembakaran akan dipakai untuk menguapkan air menjadi gas. Maka ada istilah HHV (High Heating Value) dan LHV (Low Heating Value). Pada dasarnya yang dapat kita manfaatkan hanyalah LHV karena semua hasil pembakaran biasanya berbentuk gas. Jadi,HHV - panas penguapan air = LHV c. Pembakaran sempurna memerlukan oksigen yang cukup. Jika dianggap pembakarannya ideal (stoichiometric), artinya tidak ada reaktan yang bersisa. Tapi dialam ini tidak ada yang benar-benar ideal. Oksigen dialam ini berasal dari udara yang juga mengandung 79%Nitrogen. Maka reaksi yang terjadi CH4 + 2O2 + N2 CO2 + 2H2O + N2 + CO + NOx + heat Jika reaksi mendekati ideal, maka CO dan NOx jumlanya akan sangat kecil (ppm, part per million). Disini dibutuhkan oksigen yang lebih banyak dari kebutuhan standarnya (sesuai dengan persamaan reaksi), bisa sampai 30% lebih besar. CO makin besar jika pembakaran dalam keadaan kekurangan O2. NOx adalah Nitrogen yang mengikat O dalam kadar yang bermacam-macam. Kedua-duanya baik CO maupun NOx ini beracun, bahkan NOx ini lebih mematikan dari pada CO.

DAFTAR PUSTAKACahyono, Danan Eko. 2012. Gasifikasi Pyrolysis Pembakaran. http://santosorising.blogspot.com/2012/07/gasifikasi-pyrolysis-pembakaran.html. Diakses pada 29 Maret 2014Sari. 2010. Bahan Bakar dan Proses Pembakaran. http://ss-stefan.blogspot.com/2010/02/bahan-bakar-proses-pembakaran.html. Diakses pada 29 Maret 2014Sugianto, Bambang. 2009. Pembakaran Sempurna dan Tidak Sempurna. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/termokimia/pembakaran-sempurna-dan-tidak-sempurna/. Diakses pada 29 Maret 2014Adi, Agung Nugroho. 2010. Pendidihan dan Pengembunan. http://dc281.4shared.com/doc/BefQ_-LP/preview.html. Diakses pada 29 Maret 2014