TUGAS KONVERSI BIOMASSA

Rancangan Desain Tungku Biomassa Berbahan Keramik

Oleh:

Kelompok 1/ Gol B

Anggota Kelompok

Dosen Pembimbing:

Dr. Bayu Rudianto, ST

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN

2014

1. Agus Susanto ( B42120701 )2. Ibnu Efendi H.C ( B42120768 )3. Sofwan ( B42120769 )4. Qisti Ahmad Nabawi ( B42120834 )5. Rico Rofian D ( B4210617 )

A. PENDAHULUAN

Tungku pemanas banyak digunakan untuk pengolahan pangan dan hasil pertanian.

Performansi suatu tungku pemanas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis bahan

bakar, sistem aliran udara pembakaran untuk mensuplai oksigen bagipembakaran,serta

bentuk dan bahan tungku.

Bahan bakar yang dapat digunakan pada tungku adalah bahan bakar cair, gas dan

padat (UNEP, 2006). Setiap jenis bahan bakar memiliki spesifikasi yang berbeda-beda,

bergantung pada komposisi penyusun bahan bakar. Menurut Williams et al. (2007), dengan

mengetahui kandungan karbon (C) pada suatu bahan bakar serta mengetahui laju

pembakarannya, kita dapat mengetahui besaran panas yang dihasilkan pada suatu proses

pembakaran. Selain kandungan karbon (C), pada bahan bakar juga terdapat kandungan lain

seperti sulfur (S) dan hidrogen (H). Meskipun merupakan bahan penyusun yang dominan

pada bahan bakar, karbon (C) memiliki sifat tidak mudah teroksidasi oleh oksigen. Pada awal

proses pembakaran, unsur lain seperti sulfur (S) dan hidrogen (H) berperan penting dalam

mempercepat proses pembakaran, utamanya pada bahan Karbon (C) pada bahan bakar (White

et al., 2008).

B. DASAR PEMILIHAN BAHAN

Bahan pembuat tungku akan berpengaruh pada usia dan efisiensi tungku. Salah satu

bahan yang dapat digunakan adalah keramik. Keramik refraktori merupakan bahan padat

anorganik bukan logam yang sukar meleleh pada suhu tinggi dan banyak digunakan di dalam

industri termperatur tinggi sebagai material dinding batu tahan api (Soedarto, 2008). Bahan

apapun dapat digambarkan sebagai”refraktori” jika bahan ini dapat bertahan terhadap abrasi

atau korosi bahan padat, cair, atau gas pada suhu tinggi. Persyaratan bahan refraktori adalah

tahan terhadap suhu tinggi, tahan terhadap perubahan suhu yang mendadak, tahan terhadap

lelehan terak logam, kaca, gas panas, tahan terhadap beban pada kondisi perbaikan, tahan

terhadap beban dan gaya abrasi, menghemat panas, memiliki koefisien ekspansi panas yang

rendah, dan tidak mencemari bahan yang bersinggungan (UNEP, 2006). Dalam

pembuatannya, tungku penghasil panas ini dari bahan keramik ini melalui proses pembakaran

pada suhu tinggi(Sahari et al., 2009).

C. BAHAN DAN METODE

i. Rancangan Bangun Tungku

Bahan pembuatan tungku ini adalah bahan keramik. Proses pembuatan tungku

dimulai dengan penyiapan bahan dan alat yang dibutuhkan dalam proses rancang bangun.

Langkah pertama yang dilakukan dalam pembuatan tungku keramik ini adalah pengolahan

bahan. Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari berbagai

material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Dalam

proses pembentukan material menjadi keramik yang siap pakai perlu memperhatikan tingkat

kehomogenan bahan, kadar air serta udara yang terperangkap pada bahan.

Pembentukan adonan keramik yang telah siap kemudian dibentuk sesuai dengan

desain yang telah direncanakan menggunakan teknik pembentukan langsung. Adapun desain

tungku keramik ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 1. Desain tungku

Tungku keramik yang telah dibentuk kemudian dikeringkan. Proses pengeringan pada

tungku kermik yang telah dibentuk bertujuan untuk menghilangkan air plastis yang terikat

pada bahan keramik yang telah dibentuk. Proses pengeringan tungku keramik dilakukan

secara lambat yang bertujuan untuk menghindari retak atau cracking. Proses pengeringan

yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba

tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan

penyusutan mendadak. Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal

tungku keramik diangin-anginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan,

pengeringan dengan sinar matahari langsung.

Tungku keramik yang telah kering kemudian dibakar pada suatu tungku pembakar

bersuhu tinggi dengan kisaran suhu 700-1500 ºC selama 22 jam. Setelah mengalami proses

pembakaran, tungku dibersihkan dari kotoran yang timbul selama proses pembakaran.

ii. Pengujian Unjuk Kerja Tungku

Pengujian unjuk kerja tungku keramik dilakukan dengan beberapa parameter yang

meliputi: Nilai kalor bahan bakar, energi pembakaran (QT), energi panas yang hilang pada

tungku (QL), efisiensi panas, efisiensi tungku, dan efisiensi pembakaran.

Pengukuran nilai kalor bahan bakar

padat (arang kayu dan briket batu bara) dilakukan dengan menggunakan Bomb Calorimeter.

Energi pembakaran (QT)

Energi pembakaran dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

QT = mBB × EBB

Dengan

mBB : massa bahan bakar (g)

EBB : nilai kalor bahan bakar (kal/g)

Energi panas yang hilang

Panas yang hilang terjadi pada seluruh sisi tungku ( dinding, alas, dan tutup tungku ).

Perhitungan laju aliran panas pada masing-masing sisi tungku dapat dihitung dengan

persamaan sebagai berikut:

QL = UA(Trb-Tlink)

Dengan

QL : Laju aliran panas (W)

U : Koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/mK)

A : Luas permukaan dinding (m2)

Trb : suhu ruang bakar (K)

Tlink : suhu lingkungan (K)

Efisiensi Termal

Efisiensi termal merupakan perbandingan antara suhu yang terpakai (suhu rataan pada

output) dengan suhu yang tersedia (suhu rataan pada ruang bakar) dan suhu rataan pada input.

Efisiensi panas dapatdirumuskan dengan persamaan berikut:

ᶭtermal= TOutTrb+Tin

x100 %

dengan

ᶭtermal : Efisiensi termal (%)

Trb : Rerata suhu ruang bakar (ºC)

Tin : Rerata suhu masuk (ºC)

Tout : Rerata suhu keluaran (ºC)

Efisiensi tungku

Efisiensi tungku merupakan perbandingan antara energi yang keluar dari tungku

(yang siap di gunakan) dengan energi yang tersedia. Hal ini tidak hanya tergantung pada

baiknya efisiensi pembakaran bahan bakar tetapi juga pada panas yang hilang pada tungku

oleh mekanisme pindah panas (Braunbeck dan Muhlbauer dalam Kratzeisen dan Muller,

2009). Perhitungan efisiensitungku dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut:

ᶭ T=Qt−ΣQL+(Qout−Qin)

QTx100 %

dengan

ᶭT : efisiensi tungku (%)

ΣQL : rerata jumlah besarnya energi yang hilang sistem (kJ)

Qin : energi input pipa spiral (kJ)

Qout : energi output pipa spiral (kJ)

QT : energi panas tersedia (kJ)

D. DAFTAR PUSTAKA

Jurnal Teknologi Pertanian Vol. 12 No. 3 [Desember 2011] 181-186 Rancang Bangun dan

Uji Performansi [Ahmad dkk].

Lampira 1. Gambar desain tungku

Gambar a. Pandangan Atas Gambar b. Pandangan Samping

Gambar C. Gambar Sebenarnya