PENGARUH VARIASI RASIO UDARA-BAHAN BAKAR (AIR FUEL RATIO) TERHADAP GASIFIKASI BIOMASSA BRIKET SEKAM PADI PADA REAKTOR DOWNDRAFT SISTEM BATCH JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012 Oleh : ASHARI HUTOMO (2109.105.001) Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT.
34
Embed
PENGARUH VARIASI RASIO UDARA -BAHAN BAKAR (AIR … · reaktor gasifikasi dan desain mesin pembuat briket, Percobaan dilakukan Lab ITS, sehingga kondisi temperatur, tekanan dan kecepatan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGARUH VARIASI RASIO UDARA-BAHAN BAKAR (AIR FUEL RATIO) TERHADAP GASIFIKASI BIOMASSA BRIKET SEKAM PADI PADA REAKTOR DOWNDRAFT SISTEM BATCH
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Oleh : ASHARI HUTOMO (2109.105.001)
Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT.
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
LATAR BELAKANG
Krisis Energi
Kebutuhan & Ketergantungan terhadap Minyak Bumi
Indonesia Negara Agraris
Tuntutan Penggunaan Energi Alternatif Yang Renewable
Sekam Padi Melimpah
Sumber Energi Baru
BIOMASSA BIOMASSA adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetik. Biomassa dapat digunakan sebagai sumber ENERGI (Bahan Bakar).
Proses Konversi Biomasssa
Gasifikasi Energi
Renewable Biomassa Padat
Downdraft
Kelebihan :
Mampu menghasilkan gas yang rendah Tar
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Proses Gasifikasi
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Perumusan Masalah
• Bagaimana mendapatkan karakterisasi gasifikasi biomassa briket sekam padi yang dinyatakan dalam parameter-parameter seperti LHV (Lower Heating Value) syn-gas, efisiensi reaktor gasifikasi dan visualisasi nyala api.
4 variabel AFR yaitu : 1. Air Fuel Ratio (AFR) = 0,5 2. Air Fuel Ratio (AFR) = 0,8 3. Air Fuel Ratio (AFR) = 1,1 4. Air Fuel Ratio (AFR) = 1,4
Tujuan Penelitian
1. Mendapatkan identifikasi zona-zona proses gasifikasi untuk bahan baku briket sekam padi
2. Mendapatkan variasi rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang tepat pada proses gasifikasi untuk bahan baku briket sekam padi dilihat dari parameter LHV (Lower Heating Value) syngas, efisiensi gasifikasi dan visualisasi nyala api.
3. Mendapatkan besarnya kerugian (losses) yang terjadi pada saat proses gasifikasi yang ditunjukkan dengan Sankey Diagram.
Batasan Masalah
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
• Model (prototipe) reaktor gasifikasi berkapasitas 5,5 kg, dengan jenis gasifikasi aliran searah (downdraft gasification),
• Penelitian tidak membahas tentang proses desain model (prototipe) reaktor gasifikasi dan desain mesin pembuat briket,
• Percobaan dilakukan Lab ITS, sehingga kondisi temperatur, tekanan dan kecepatan udara yang digunakan sesuai dengan kondisi setempat dan dianggap konstan,
• Biomassa yang digunakan adalah briket sekam padi dengan properti yang konstan dan homogenitas yang sama pada saat pengujian berlangsung,
• Pada penelitian tidak dibahas mengenai perpindahan panas secara
radiasi karena perpindahan panas secara radiasi terjadi sangat kecil.
Presenter
Presentation Notes
Ewewe
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Tinjauan Pustaka Biomass Energy
Sekam Padi
Pembriketan
Pencampuran
Pengeringan
Pencacahan
Komposisi Briket Sekam Padi :
Bahan : Sekam Padi Halus
Pengikat : Organik (Kanji)
Ukuran : 5cm x 5cm
Tekanan : 600 Kg/cm2
Keunggulan BriKet
• Pembakaran lebih merata (uniform) dibandingkan tidak dibriket
• Mudah dipakai dan mudah dalam penyalaannya • Tidak ada abu berterbangan ketika dibakar • Mengurangi kandungan tar pada saat dilakukan proses
gasifikasi
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Karakteristik Briket Sekam Padi Kandungan karbon
dan oksigen menunjukan jumlah
yang cukup dominan, unsur-unsur ini
menjadi komponen utama dalam reaksi pembentukan syngas
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Analisa Ultimate & Proximate
Kandungan (%)
Parameter Proximate Nilai Kalor
(kJ/kg) Moisture Content
Volatile Matter
Ash Content
Fixed Carbon
9,19 65,34 16,98 16,89 15545
Kandungan (%)
Parameter Ultimate [Satake]
C H O N S 37,7 5,4 36,15 0,32 0,04
Penelitian yang dilakukan Dimas [12] dan Daniar [13] didapatkan nilai Kalor
sekam padi sebesar 12453 kJ/kg
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Teknologi Proses Konversi Biomassa
Flammable Gas
CO, H2, dan CH4
Gasifikasi
Reaktor Downdraft
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Tahapan Proses : 1. Drying Zone (100 °C – 300 °C) Endoterm → Menghilangkan Kandungan air
2. Pyrolisis (300 °C – 900 °C) Dekomposisi → Penguraian Volatile Endoterm → Menyerap Panas
3. Partial Oxidation (900 °C – 1200 °C) Eksoterm → Menghasilkan Panas
• drying zone pada suhu 50 – 200 0C, pirolisis sampai suhu 500 0C, oksidasi parsial sampai suhu 621 0C dan reduksi pada suhu 200 – 400 0C,
• Komposisi syngas yang dihasilkan pada
variasi AFR terbaik 1,25 didapatkan kadar sebagai berikut: H2 = 14,22 %, O2 = 8,29 %, N2 = 51,12 %, CO2 = 8,82%, CO = 15,33%, CH4 = 1,52%, dan C2H6 = 0,22%
• Low Heating Value (LHV) sebesar 3289,38
kJ/kg. • Secara menyeluruh, efisiensi dari reaktor
gasifikasi mencapai 39,68 %.
Dimas, 2010
“Karakteristik Proses Gasifikasi Downdraft Berbahan Baku Sekam Padi Dengan Desain Sistem Pemasukkan Biomassa Secara Kontinyu Dengan Variasi Perbandingan Udara-Bahan Bakar (AFR)”
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Aplikasi Water Pump
Electric Generator
Diesel Engine
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
Skema Penelitian
Flowchart Pembuatan Briket Sekam Padi
Flowchart Penelitian
Penentuan Setting Kecepatan Udara Masuk Berdasarkan AFR
AFR V Udara Hitung (m/s)
0,5 2,2537
0,8 3,6059
1,1 4,9582
1,4 6,3104
AFR = ṁUdaraṁ Briket Sekam Padi
Perhitungan Manual
Perhitungan Penelitian ∆L (mm) Dimmer Sudut θ (˚) ρ (Massa Jenis) ρ (Massa Jenis) SG Red oil Gravitasi V Udara
Massa Briket Waktu Diameter A (Luasan Area) ρ (Massa Jenis) Laju Aliran Laju Aliran (kg/s) Air Fuel Ratio Sekam Padi Operasi Throat Throat Udara Massa Udara Massa Briket (Rasio Udara
• Beberapa penyederhanaan yang dilakukan dalam perhitungan, misalnya energi berupa panas yang mengendap didalam reaktor, kerugian panas yang keluar dari beberapa instalasi perpipaan yang tidak terhitung semua
• Kebocoran yang tidak bisa dihindari dari beberapa sambungan pipa.
Losses Unknown :
Kesimpulan • Nilai variasi AFR terbaik adalah AFR 0,8 karena memiliki kandungan energi LHV
(Lower Heating Value) syngas tertinggi sebesar 9159,22 𝑅𝑘𝑁𝑚3
• Nilai AFR semakin naik maka kecepatan suplai udara yang masuk kedalam throat semakin banyak dari variasi AFR 0,5 ; 0,8 ; 1,1 dan 1,4 yaitu sebesar 2,236 m/s ; 3,594 m/s ; 4,916 m/s dan 6,292 m/s.
• Kenaikan suplai udara akan mengakibatkan nilai energy losses perpindahan panas pada reaktor yang naik juga.
• Komposisi syngas terbaik yang dihasilkan dari pengujian keempat AFR didapatkan pada AFR 0,8, didapatkan kadar CO, H2, CH4, N2, CO2, berturut-turut adalah sebesar 19,78 % ; 17,83 % ; 2,35 % ; 49,48 % ; 7,34 %.
• Kenaikan suplai udara mengakibatkan kenaikan juga terhadap laju alir massa gas hasil gasifikasi tapi mengakibakan turunnya konsentrasi kandungan dalam syngas
• Visualisasi nyala api pada AFR 0,8 merupakan yang terbaik karena memiliki nyala api yang stabil dan nyala api berwarna biru yang dominan. Hal ini dikarenakan memiliki kandungan gas metan (CH4) yang tertinggi sebesar 2,35 %.
• Efisiensi terbaik dari reaktor gasifikasi pada pengujian dari keempat AFR didapatkan pada AFR 0,8 yaitu mencapai 40,87 %.
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Kritik dan Saran Sangat Kami Harapkan Demi Kesempurnaan Tugas Akhir
Komposisi Syngas AFR
Kosentrasi Kandungan Syngas Kandungan Energi LHV Syngas