BAB 2
DASAR TEORI
2.1
Tungku Energi Alternatif Tungku energi alternatif yaitu alat masak yang menggunakan bahan bakar berupa suatu
bio massa. Perancangan tungku energi alternatif yang ada di dunia hanya sedikit, salah satu
negara yang mengembangkan tungku sekam padi ini adalah Filipina. Indonesia juga
mengembangkan tungku energi alternatif di beberapa daerah. Di Karawang ada tungku energi alternatif yang diberi nama Kompor Sekam Segar Karawang (KOMSEKAR) yang merupakan
hasil penelitian instalasi penelitian Karawang yang mulai dikembangkan pada tahun 1990 (Rachmat et.al, 1991) dengan nama tungku sekam untuk rumah tangga diperlihatkan pada gambar 2.3. Instalasi Laboratorium Pascapanen Karawang mengembangkan lebih lanjut desain kompor sekam tersebut pada tabel 2.1 merupakan hasil pengujian dan perbandingan kompor sekam dengan bahan bakar. Tabel 2.1 Hasil Uji Pemanasan Dengan Kompor Sekam.
Sumber: Balai Penelitian Pascapanen Pertanian.
Gambar 2.1 Kompor Sekam Segar Karawang (Komsekar) 4
2.2
Jenis-Jenis Tungku Energi Alternatif
Tungku energi alternatif perkembangannya merupakan tungku alternatif yang dapat di gunakan di pedesaan. Tungku energi alternatif ini ada beberapa jenis tergantung dari biomassa yang digunakan, jenis tungku ini antara lain:
1.
Tungku Kayu Bakar dan Arang Jenis alat masak ini hampir bisa ditemukan didaerah pedesaan. Umumnya
masyarakat menggunakan tungku kayu untuk memasak nasi, air, dan lauk pauk. Tungku ini bisa berbahan bakar kayu atau arang batok kelapa. Seiring dengan adanya
kompor minyak tanah, penggunaan tungku dimasyarakat mulai berkurang. Hal ini
dikarenakan penggunaanya relatif lebih rumit dan berasap. Namun, tetap saja hingga
kini tungku kayu biasanya digunakan pada saat acara-acara pesta atau keramaian desa. Sejak harga bahan bakar naik rumah tangga di pedesaan kembali menggunakan tungku berbahan bakar kayu dan arang untuk memasak.
2.
Tungku Serbuk Gergaji Pada prinsipnya, tungku atau kompor ini sama dengan tungku kayu bakar atau arang. Yang membedakan adalah bahan bakar yang digunakan. Seperti namanya, tungku ini menggunakan serbuk gergaji yang sudah dipadatkan terlebih dahulu. Tungku ini di populerkan oleh salah satu pengrajin kayu di Bogor yang bekerjasama dengan pengrajin kompor. Sampai saat ini tungku tersebut dipakai oleh beberapa umah tangga di Bogor. 3. Tungku Briket Batu Bara Tungku briket adalah tungku yang menggunakan bahan bakar dari briket batu bara atau campuran dari biomassa dan batubara. Briket batubara adalah batubara yang telah diproses baik dengan karbonasi maupun tanpa karbonasi kemudian dicetak menjadi bentuk tertentu agar karakteristik pembakarannya lebih baik dari batubara asalnya. Tungku ini bentuknya tidak jauh berbeda dengan kompor minyak tanah. Tungku briket batubara tengah poluler saat ini karena oleh pemerintah dijadikan sebagai salah satu alat masak alternatif yang menggunakan bahan bakar tanpa minyak dan gas. Apalagi, cadangan batubara Indonesia sangat melimpah, demikian juga biomassanya. Bio-briket adalah campuran antara batubara dan
5
biomassa. Kini, mulai bermunculan banyak pengrajin kompor briket batubara yang di beberapa kota di Jawa dan Sumatera. tersebar
Pengembangan tungku sekam padi cukup pesat di dunia dan terdapat berbagai
jenis tungku sekam padi dengan konstruksi dan prinsip operasi yang berbeda-beda. Tungku sekam padi yang ada di dunia ada beberapa jenis, berikut ini beberapa jenis
tungku sekam padi yang sudah di kembangkan yaitu:
1.
Da-Irri Rice Husk Gasifier Stove
DA-IRRI rice husk gasifier stove dapat dilihat pada gambar 2.2, alat ini telah
dikembangkan pada tahun 1986. Pembuatan alat ini dikolaborasi dengan peralatan
kebun di Filipina oleh Dr. Robert Stickney dan Engr. Vic Piamonte. Tungku ini
menggunakan double-core downdraft reaktor dimana sekam padi di bakar agar dapat menjadi gas. Bahan bakar yang berubah menjadi gas didinginkan dan dipadatkan dengan mengunakan coil dalam pipa penukar panas. Sepanjang proses, udara dari reaktor dialirkan ke pembakar/burner dengan mengunakan suatu peniup/penghembus elektrik yang ditempatkan antara reaktor dan pembakar/burner.
Gambar 2.2 DA-IRRI Rice Husk Gasifier Stove
2.
Cpu Single-Burner Batch-Type Rice Husk Gasifier Stove Tungku gas sekam padi jenis ini mulai di kembangkan pada tahun 1989, tungku ini dibuat sebagai pemenuhan kebutuhan memasak rumah tangga. CPU single-burner batch-type rice husk gasifier stove di tunjukan pada gambar 2.6 dan reaktor gas tungku di tunjukan secara skema pada gambar 2.3. Jenis tungku ini 1 tingkat diatas DA-IRRI rice husk gasifier stove dengan menggunakan prinsip yang sama yaitu menggunakan suatu double-core downdraft reaktor dimana pembakaran dimulai dari bawah reaktor. 6
ini menggunakan pembakar/burner dari LPG-TYPE agar pembuatannya lebih Tungku sederhana. Pengaturan jumlah gas diatur dengan mengunakan suatu katup gerbang.
Cerobong digunakan sebagai pembuangan gas lebih yang tidak terpakai dalam pembakaran.
3.
Gambar 2.3 CPU Single-Burner Batch-Type Rice Husk Gasifier Stove
Cpu Proto-Type Idd/T-Lud Rice Husk Gas Stove Model tungku ini yang ditunjukan pada gambar 2.4 yang merupakan prototipe dari tungku gas sekam padi IDD/T LUD yang terdapat pada rice husk gas stove handbook karangan Alexis T. Belonio. Model tungku ini berbeda dengan desain dari sri lanka, perbedaan tungku ini terdapat pada segi desain pembakar/burner, penyekat sekam padi, dan mekanisme pengendalian kecepatan kipas. Reaktornya memiliki diameter dalam 15 cm dan tinggi 25 cm. Ruang saluran udara terletak di bawah reaktor. Tungku ini memiliki kapasitas 600 gram sekam padi. Waktu yang dibutuhkan dalam sekali pembakaran sekam padi untuk menghasilkan gas adalah 32 sampai 35 detik dan total waktu pemakaian sekam selama pembakaran adalah 15 sampai 20 menit tergantung pada masukan udara dari kipas ke reaktor pada saat memasak. Setelah semua sekam padi terbakar maka menghasilkan 122 sampai 125 gram abu sekam. Keluaran dari tungku sekam padi ini antara 0.237 sampai 0.269 kW. Konsumsi bahan bakar antara 0.33 sampai 0.43 kg permenit. Waktu yang di perlukan untuk pembakaran sekam padi 1.74 sampai 2.27 cm permenit. Effisiensi panas yang dihasilkan 12.28 sampai 13.83%. Tungku ini dapat mendidihkan air dalam waktu 9 sampai 9,5 menit dari temperatur awal 32° C sampai 100° C. Selama proses tungku ini tidak menghasilkan asap.
7
Gambar 2.4 CPUProto-Type IDD/T-LUD Rice Husk Gas Stove
4.
Cpu Cross-Flow Type Rice Husk Gasifier Stove
CPU Cross-Flow Type Rice Husk Gasifier Stove dapat dilihat pada gambar
2.10 diciptakan setelah tungku kayu AIT. Tungku ini dirancang untuk mengubah sekam padi menjadi gas. Penggunaan tungku ini menggunakan motor DC 3 watt sebagai penyedia udara untuk proses perubahan menjadi gas. Sekam padi yang berada didalam reaktor bergerak vertikal sedangkan udara yang membakar sekam padi bergerak horizontal. Pembakar/burner ditempatkan disebelah tungku, pembakaran sekam padi dan memasak dilakukan disini.
Gambar 2.5 CPU Cross-Flow Type Rice Husk Gasifier Stove
5.
San San Rice Husk Gasifier Stove Tungku ini dikembangkan oleh U. Tin Win dibawah bimbingan Prof. D.Grov dari Indian Institute of Technology dan Dr. Graeme R. Quick. Tungku tersebut dapat membakar sekam padi secara langsung dengan aliran udara dari bawah ke atas tungku. Udara yang mengalir secara langsung menghasilkan gas dari bagian bawah tungku dengan melewati suatu sekat dari ruang saluran udara, udara sekunder melewati 4 8
bagian dari tungku. Tungku ini dapat menggunakan bahan bakar berupa sisa rempah dedaunan, biomassa segar dan sekam padi. Tungku ini bentuknya kecil dan rempah,
6.
tidak menghasilkan asap. Tungku Sekam Padi Alexis T. Belanio Alexis Belonio dari Filipina mengembangkan kompor berbahan bakar sekam padi. Ide
ini didapatkan dari rasa tidak tega melihat sekam padi yang tidak dimanfaatkan secara efektif.
Kompor sekam ini terdiri dari dua bagian pokok, gasifier dan burner. Cara kerjanya, sekam dalam bejana berbentuk silinder dibakar dari bagian atas. Sekam tidak sekaligus terbakar sempurna, tetapi terbakar parsial menghasilkan hydrogen, karbon monooksida dan berbagai
hidrokarbon ringan. Kelebihan kompor ini adalah bisa digunakan untuk pengoperasian ganda, adapun kelemahan dari kompor ini adalah dari desain yang membutuhkan ruang yang cukup luas.
Gambar 2.6 A Two-Burner Continuous-Type Rice Husk Gas Stove
2.3
Bahan Bakar Energi Alternatif Energi alternatif adalah istilah yang merujuk kepada semua energi yang dapat
digunakan yang bertujuan untuk menggantikan bahan bakar konvensional tanpa akibat yang tidak diharapkan dari hal tersebut. Umumnya, istilah ini digunakan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar hidrokarbon yang mengakibatkan kerusakan lingkungan akibat emisi karbon
dioksida yang
tinggi,
yang
berkontribusi
besar
terhadap pemanasan
global berdasarkan Intergovernmental Panel on Climate Change. Selama beberapa tahun, apa yang sebenarnya dimaksud sebagai energi alternatif telah berubah akibat banyaknya pilihan
9
energi
yang
bisa
dipilih
yang
tujuan
yang
berbeda
dalam
penggunaannya
(http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_alternatif).
Istilah "alternatif" merujuk kepada suatu teknologi selain teknologi yang digunakan
pada bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi. Teknologi alternatif yang digunakan untuk
menghasilkan energi dengan mengatasi masalah dan tidak menghasilkan masalah seperti penggunaan bahan bakar fosil. 2.3.1
Sumber Energi Pengganti
Tujuh puluh persen energi di dunia berasal dari bahan bakar fosil (minyak bumi, batu
bara, dan gas alam). Bahan bakar fosil suatu saat akan habis karena terus dipakai. Gas alam dapat menggantikan bahan bakar minyak dalam berbagai hal, tetapi gas alampun jumlahnya
juga terbatas sehingga suatu saat akan habis. Keadaan ini memacu para peneliti mengadakan penelitian untuk mencari metode mengubah batu bara menjadi cairan pengganti minyak tanah dan sejumlah gas sebagai pengganti gas alam. Bubuk batu bara dapat diubah menjadi das alam dengan cara mencampur bubuk batu bara dengan uap dan oksigen pada tekanan tinggi. Proses pencampuran itu menghasilkan campuran karbon monoksida, hydrogen, dan methane yang dapat digunakan sebagai gas alam. Hydrogen pada campuran ini berfungsi memecah molekul batu bara dan mengubahnya menjadi cairan. Metil alcohol adalah batu bara yang berwujud gas yang dapat dijadikan sebagai pengganti bahan bakar bensin. Sumber energi batu bara ini diperkirakan hanya bertahan sampai tahun 2400. Oleh karena itu, sekarang dikembangkan sumber energi pengganti bahan bakar fosil, di antaranya energi dari usaha tani, energi dari kayu, energi dari bahan bakar sintetis, energi dari sampah, energi dari matahari, energi dari gelombang air laut, dan energi nuklir. 2.3.2
Sekam Padi Sekam merupakan salah satu jenis biomassa yang dapat digunakan oleh masyarakat
yang dipandang penting untuk menanggulangi krisis energi yang terjadi akhir-akhir ini. Dalam penggunaan sekam ada beberapa cara yang biasa dilakukan oleh masyarakat, dengan membakarnya langsung, memadatkan sekam (briket) atau dengan menggunakan tungku. Dengan menggunakan tungku didapatkan effisiensi yang lebih tinggi karena dapat
10
memfokuskan titik api dan mengatur jumlah udara yang optimal untuk menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna dibandingkan dengan hanya membakarnya.
Sekam padi memiliki sifat dan karakteristik yang meliputi berat jenis yang kecil sekitar
122 kg/m3, jumlah abu hasil pembakaran antara 16-23% dengan kandungan silica sebesar
95%. Titik lebur yang rendah disebabkan oleh kandungan alkali dan alkalin yang relaatif tinggi. Kandungan uap air pasa biomassa umumnya lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar fosil, akan tetapi kandungan uap air pada sekam padi relative sedikit karena sekam padi
merupakan kulit padi yang kering sisa proses penggilingan.
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Sekam Padi
No A.
Komponen
Kandungan (%)
Menurut Suharno (1979)
1
Kadar air
9,02
2
Protein kasar
3,03
3
Lemak
1,18
4
Serat kasar
35,68
5
Abu
17,71
6
Karbohidrat kasar
33,71
B.
Menurut DTC-IPB
1
Karbon (zat arang)
1,33
2
hidrogen
1,54
3
oksigen
33,64
4
Silica (SiO2)
16,98
Sumber : (Balitbang,2006) 11
Ditinjau dari data komposisi kimiawi, sekam dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan diantaranya : (a) sebagai bahan baku pada industry kimia, terutama kandungan zat
kimia furturalnya, (b) sebagai bahan baku pada industry bahan bangunan, terutama kandungan silica (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen Portland, bahan isolasi dan campuran pada industry bata merah, (c) sebagai sumber energi panas pada berbagai
keperluan manusia, kadar seluosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang
merata dan stabil (BPPP,2008).
Gambar 2.7 Sekam Padi
2.3.3
Serbuk Kayu Serbuk kayu merupakan limbah hasil dari industry pemotongan kayu. Sebagai limbah,
serbuk kayu dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif yang bermanfaat bagi masyarakat. Karena jumlahnya yang cukup melimpah di Indonesia, maka serbuk kayu jika tidak dimanfaatkan akan berdampak negative bagi lingkungan, oleh karena itu pemanfaatan serbuk kayu harus bisa dioptimalkan salah satunya dengan menjadikannya bahan bakar bagi tungku energi alternatif. Bahan Bakar Alternatif Padat (BBAP) Serbuk Kayu Kayu / Briket dapat dibuat dari berbagai macam bahan, diantaranya serbuk kayu kayu, pada perbandingan lignin sabut siwalan pada beberapa jenis serbuk kayu kayu, untuk menghasilkan Bahan Bakar Alternatif Padat / Briket yang mempunyai nilai kalor tinggi. Serbuk kayu kayu harus dikeringkan dengan sinar matahari, kemudian kayu kayu di ayak untuk menyeragamkan ukuran . Lalu diaduk hingga homogen, kemudian campuran tersebut di cetak dengan alat pencetak briket. Briket yang terbentuk diangin-anginkan, lalu dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 12
1 jam. Selanjutnya briket dapat dianalisa kadar air, kadar abu, kuat tekan dan 100 oC selama nilai kalor. Hasil yang relatif baik adalah serbuk kayu kayu jenis Kayu Jati dengan konsentrasi
perekat lignin 25 % mempunyai nilai kalor terbaik Kayu adalah sesuatu bahan yang diperoleh dari hasil pemotongan pohon – pohon dihutan, yang merupakan bagian dari pohon tersebut dan dilakukan pemungutan, setelah
diperhitungkan bagian – bagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk sesuatu
tujuan penggunaan. Limbah serbuk grgaji kayu menimbulkan masalah dalam penanganannya, yaitu dibiarkan membusuk, ditumpuk, dan dibakar yang kesemuanya berdampak negative terhadap lingkungan. Oleh karena itu, penanggulangannya perlu dipikirkan. Salah satu jalan
yang dapat ditempuh adalah memanfaatkannya menjadi briket serbuk kayu.
Serbuk kayu kayu terbentuk dari zat – zat organic seperti sellulosa, hemisellulosa,
lignin, pentosan, silika dan lain – lain. Sedangkan unsur pembentuknya sebagian besar terdiri dari Karbon ( C ), Hydrogen ( H ), Nitrogen ( N ), Oksigen ( O2 ), abu serta unsur - unsur lainnya. Pemanasan kayu hingga suhu sedikit diatas 100 oC sudah menyebabkan peruraian thermal. Sekitar 270 oC peruraian thermal ini tidak membutuhkan sumber panas eksternal lagi karena proses menjadi eksotermis. Kayu terurai secara bertahap, hemisellulosa terdegradasi pada kisaran suhu 200–260 oC, sellulosa pada suhu 240–350 oC, dan lignin pada 280 – 500 oC.
Gambar 2.8 Serbuk Kayu
2.4
Isolasi Isolasi merupakan suatu bahan yang berfungsi sebagai konduktor, bahan isolasi
haruslah mempunyai kekuatan dielektrik yang baik sehingga bisa menjadi konduktor yang baik. Isolasi memiliki beberapa jenis, misalnya gabus, asbes, semen dan softboard. Bahan ini umumnya, mempunyai berat jenis yang kecil. isolasi suara biasanya merupakan bahan-bahan akustik . Isolasi listrik dimaksudkan agar arus listrik sebanyak mungkin dapat mengalir melalui penghantarnya dan terhindar dari bahaya korselting atau hubungan arus pendek. 13
Pengertian isolator adalah bahan yang mempunyai sifat mengisolasi dengan bahan baik. Dalam instalasi listrik, isolator digunakan sebagai tempat untuk memegang kawat berarus,
agar tidak terkena arus listrik. Bahan yang digunakan untuk isolator biasanya dari porselen. Untuk Tungku energi alternatif, penambahan isolasi dimaksudkan agar effisiensi dari tungku tersebut dapat lebih baik, karena dengan penambahan isolasi maka panas yang diserap
oleh ruang pembakaran akan lebih merata. Isolasi yang biasanya digunakan yaitu berbahan
keramik dari tanah liat. Tetapi untuk tungku energi alternatif ini akan digunakan isolasi berbahan adukan semen. Konduktivitas dari adukan semen memang tidak serendah
konduktivitas dari keramik. Konduktivitas adukan semen yaitu 0.12.. sedangkan konduktivitas keramik yaitu 0.08.. tetapi dipilihnya isolasi semen ini dikarenakan isolasi dengan keramik sudah banyak digunakan, dan untuk bahan isolasi, semen lebih mudah untuk didapatkan dan harganyapun lebih terjangkau. 2.5
Prinsip Kerja Tungku Energi Alternatif Tungku gas energi alternatif prinsipnya yaitu memproduksi gas, terutama
karbonmonoksida yang dihasilkan dari pembakaran biomassa baik sekam padi maupun serbuk kayu dengan pengkondisian udara. Biomassa yang dibakar cukup untuk mengkonversi bahan bakar menjadi abu, oksigen, dan gas lain yang dihasilkan sepanjang proses sehingga dapat bereaksi dengan karbon yang terdapat pada abu yang temperaturnya lebih tinggi, maka akan menghasilkan karbon monoksida yang mudah menyala (CO), hidrogen (H2), dan metana (CH4). Gas lain seperti gas asam-arang (CO2) dan uap air (H2O) yang sulit menyala juga diproduksi selama proses perubahan menjadi gas. Dengan pengendalian masukan udara dengan menggunakan dimmer dan kipas, jumlah udara yang dibutuhkan untuk membakar sekam padi akan berubah menjadi gas yang diinginkan. Gambar 2.12 merupakan gambar prinsip kerja dari tungku energi alternatif, biomassa didalam reaktor dengan awal penyalaan dibakar dengan menggunakan potongan-potongan kertas. Nyala api ini akan terus membakar sekam padi 1 cm hingga 2 cm per menit, kecepatan pembakaran tergantung pada putaran kipas. Semakin cepat putaran kipas maka akan semakin banyak pula udara yang masuk dan mengakibatkan sekam padi didalam reaktor cepat habis. Sisa pembakaran terbuang kebawah dan akan menghasilkan abu karbon, abu karbon ini bercampur dengan udara dari kipas dan masuk kembali ke dalam reaktor sehingga berubah 14
menjadi gas. Pada gambar sangat jelas terlihat proses yang terjadi pada reaktor tungku sekam padi, gambar berwarna coklat adalah sekam padi yang terdapat pada reaktor yang terus menerus terbakar, warna hitam adalah abu hasil pembakaran dari sekam padi, dan warna merah adalah api pembakaran. Hasil pembakaran ini menghasilkan gas, gas yang dihasilkan pada pembakaran akan menuju ke ruang bakar atau burner.
Gambar 2.5 Prinsip Kerja Reaktor Tungku
Ruang bakar adalah bagian terpenting dari tungku, pada ruang ini gas yang dihasilkan dari pembakaran direaktor bercampur dengan udara alami dan terjadi proses gasifikasi. Prinsip kerja dari ruang bakar yang dapat dilihat pada gambar 2.13 menjelaskan proses gasifikasi yang terjadi, gas diarahkan pada lubang ujung ruang bakar/burner dan bercampur dengan udara alami yang ada pada sekeliling ruang bakar/burner sehingga menghasilkan warna api kebirubiruan.
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Ruang Bakar /Burner Tungku
15
Nyala api pada ruang bakar dapat diatur dengan menggunakan dimmer yang berfungsi mengubah kecepatan putaran kipas, dengan cara memutar dimmer searah jarum jam
menyebabkan putaran kipas lebih cepat dan pembakaran sekam padi dapat lebih banyak, perubahan putaran dengan cara memutar dimmer berlawanan arah jarum jam menyebabkan putaran kipas berangsur-angsur menurun sehingga pembakaran sekam padi kurang baik dan
api akan mengecil. Warna nyala api juga dipengaruhi oleh jumlah udara yang dialirkan ke
dalam reaktor, semakin banyak udara yang di hasilkan maka nyala api akan semakin besar dan kebiru-biruan. Setelah operasi selesai, sekam padi yang terbakar dengan sempurna berubah menjadi gas dan abu sisa pembakaran yang tidak terpakai akan terbuang dari reaktor melalui
penyekat/saringan ke ruang saluran udara atau char chamber.
2.6
Parameter Pengujian Dalam melakukan pengujian optimasi energi dari sebuah tungku sekam padi
membutuhan parameter-parameter yang memungkinkan tungku dapat diidentifikasi. Parameter-parameter berikut digunakan dalam menghitung optimasi energi pada tungku energi alternatif. Diantaranya adalah : 1. Waktu penyalaan Waktu penyalaan adalah waktu yang digunakan untuk pembakaran awal sekam padi, waktu dimulai dari pembakaran potongan-potongan kertas hingga sekam terbakar sempurna dan menghasilkan gas. 2. Waktu operasi (Operation Time) Waktu operasi adalah waktu yang digunakan mulai gas dihasilkan oleh tungku hingga gas tidak ada lagi atau api sudah padam dan tungku sudah tidak beroperasi. 3. Warna api yang dihasilkan Warna api yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar di dalam reaktor akan berbeda. Perbedaan warna api dapat diperhatikan dari mulai penyalaan hingga tungku berhenti beroperasi. 4. Temperatur lidah api Temperatur lidah api yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar di dalam reaktor dapat diketahui dengan cara pemasangan termokopel sehingga temperature api akan terlihat pada display thermometer digital. 16
5. Temperatur dinding luar dan burner Temperature dinding luar dan burner yang dihasilkan dapat diketahui dengan cara
pemasangan termokopel sehingga temperature api akan terlihat pada display thermometer digital.
6. Konsumsi Bahan Bakar (FCR)
Konsumsi bahan bakar (FCR) adalah jumlah dari bahan bakar yang digunakan dalam
operasi dibagi dengan waktu operasi tungku. FCR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
𝐅𝐂𝐑 =
𝐁𝐞𝐫𝐚𝐭 𝐁𝐚𝐡𝐚𝐧 𝐁𝐚𝐤𝐚𝐫 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐝𝐢𝐠𝐮𝐧𝐚𝐤𝐚𝐧 𝐤𝐠
𝐖𝐚𝐤𝐭𝐮 𝐨𝐩𝐞𝐫𝐚𝐬𝐢 (𝐣𝐚𝐦)
(1)
7. Spesifikasi gas rata-rata (SGR) Spesifikasi gas rata-rata (SGR) adalah beratbahan bakar yang digunakan dibagi dengan perkalian antara luas reaktor dan waktu operasi. SGR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
𝐒𝐆𝐑 =
𝐁𝐞𝐫𝐚𝐭 𝐁𝐚𝐡𝐚𝐧 𝐁𝐚𝐤𝐚𝐫 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐝𝐢𝐠𝐮𝐧𝐚𝐤𝐚𝐧 𝐤𝐠 𝐋𝐮𝐚𝐬 𝐑𝐞𝐚𝐤𝐭𝐨𝐫 (𝐦𝟐)×𝐖𝐚𝐤𝐭𝐮 𝐨𝐩𝐞𝐫𝐚𝐬𝐢 (𝐣𝐚𝐦)
(2)
8. Combustion Zone Rate (CZR) Combustion Zone Rate (CZR) adalah kecepatan pembakaran yang terjadi di dalam tabung reaktor gasifier yang diformulasikan dengan perbandingan antara panjang tabung reaktor dengan lama waktu yang dihabiskan selama proses gasifikasi berlangsung. CZR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut: 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏𝒂𝒍 𝑻𝒊𝒎𝒆 (𝑱𝒂𝒎)
𝑪𝒁𝑹 = 𝑷𝒂𝒏𝒋𝒂𝒏𝒈 𝒕𝒂𝒃𝒖𝒏𝒈 𝒓𝒆𝒂𝒌𝒕𝒐𝒓 (𝒎)
(3)
9. Massa uap air Massa uap air didapatkan dari pengurangan antara volume air sebelum di masak (2 liter) dengan sisa air setelah tungku tidak beroperasi lagi. 10. Waktu untuk mendidihkan air (Boiling Time) Ini adalah waktu yang dihasilkan dari pertama panci berisi air ditempatkan diatas burner hingga air tersebut mendidih, temperatur yang di hasilkan dari air tersebut mendekati 100 oC. 11. Sensible Heat (SH) 17
Ini adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur air, pengukuran energi ini dilakukan dengan pengambilan data temperatur air sebelum dan sesudah mendidih.
Perhitungan energi ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut: SH = Mw x Cp x (Tf – Ti)
Di mana:
(4)
Sensible Heat (SH) = Energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur air [kkal]
Mw
= berat air yang dipanaskan [kg]
Cp
= Kalor jenis air [kkal/kg°C]
Tf
= Temperatur air mendidih
Ti
= Temperatur air awal
12. Laten Heat (LH) Laten Heat
(Kalor laten) adalah jumlah energi panas yang digunakan untuk
menguapkan air. Dapat diformulasikan sebagai berikut (sebagai contoh perhitungan data digunakan data pengujian dengan bahan bakar sekam padi bukaan kipas full) : LH = We x Hfg
(5)
Di mana: LH = Kalor laten [kkal] We = Massa uap air [kg] Hfg = Kalor laten air [kkal/kg] 13. Efisiensi Termal (TE) Efisiensi termal adalah perbandingan antara energi yang digunakan untuk mendidihkan air dan energi panas yang tersedia di bahan bakar untuk menguapkan air. Efisiensi termal dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :
𝑻𝑬 =
𝑺𝑯+𝑳𝑯 𝑯𝑭 ×𝑾𝑭
× 𝟏𝟎𝟎 %
(6)
Di mana: TE
= Efisiensi termal [%]
SH
= Energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur air [kkal]
LH
= Kalor laten air [kkal]
HF
= Kalor jenis bahan bakar [kkal/kg]
WF
= Berat bahan bakar yang digunakan [kg] 18
14. Power Input (Pi) Power Input (Pi) adalah jumlah energi panas yang diberikan kepada tungku yang
didasarkan pada jumlah bahan bakar yang dikonsumsi. Berikut ini rumus yang digunakan untuk menghitung energi input: Di mana:
Pi = 0.0012 x FCR x HF
Pi
= Power Input [kW]
FCR
= Konsumsi bahan bakar [kg/jam]
HF
jenis bahan bakar [kkal/kg] = Kalor
(7)
15. Power Output (Po)
Power output (Po) adalah jumlah energi panas yang dihasilkan oleh tungku untuk
memasak.. Power output (Po)dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut : Po=FCR x TE x HF
(8)
Di mana: Po
= Power Output [kW]
FCR
= Konsumsi bahan bakar [kg/jam]
TE
= Efisiensi termal [%]
HF
= Kalor jenis bahan bakar [kkal/kg]
(Rumus yang digunakan bersumber dari “Rice Husk Gas Stove Handbook 2005” by Alexis T.Belonio)
19
