ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR …€¦ · FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN...

commit to user

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR

SINGLE MESH BERBASIS MATERIAL QUART GLASS, ALUMINIUM

DAN STAINLESS STEEL TERHADAP STABILITAS NYALA API

SKRIPSI

Oleh :

Marshal Bima

K25114044

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2018

commit to user


i




SKRIPSI

Oleh :

Marshal Bima

K25114044

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN



SURAKARTA

2018

commit to user


ii

commit to user


iii




SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Oleh :

Marshal Bima

K25114044

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN



SURAKARTA

2018

commit to user


v

commit to user


vi

commit to user


vii

ABSTRAK

Marshal bima. K2514044. ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA

MICRO-COMBUSTOR SINGLE MESH BERBASIS MATERIAL QUART

GLASS, ALUMINIUM DAN STAINLESS STEEL TERHADAP

STABILITAS NYALA API. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu

Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2018.

Energi adalah salah satu isu terhangat yang dibahas pada era globalisasi

saat ini. Sumber daya energi yang berkurang dan permintaan untuk sumber daya

yang lebih baik dibandingkan dengan baterai konvensional telah memicu

penelitian pembangkit listrik skala mikro yang sering disebut Micro Power

Generator, dengan memanfaatkan micro combustor sebagai penghasil panas yang

selanjutnya di konversi menjadi energi listrik. Oleh karena itu dalam beberapa

tahun terakhir sistem pembangkit listrik skala mikro diprediksi sebagai alternatif

yang potensial untuk pengganti baterai konvensional. Tujuan penelitian ini adalah

stablitas nyala api untuk mendapatkan temperature maksimal, sehingga tidak

terjadi kehilangan panas yang berlebih pada dinding combustor.

Metode yang digunakan adalah metode ekperimen. Variabel yang

digunakan dalam penelitian ini adalah variasi material untuk mendapatkan

performa terbaik. Untuk mendapatkan material yang sesuai untuk Micro

Combustor dengan nyala api yang stabil, maka dilakukan studi eksperimental

perbandingan material berbasis quart glass, aluminium dan stainless steel yang

digunakan untuk material micro Combustor. Eksperiment dilakukan dengan

menggunakan tabung combustor dengan dengan diameter luar 5 mm dan diameter

dalam 3.5 mm masing-masing memiliki ketebalan 1.5 mm, sebuah wire mesh

dipasang pada jarak 10 mm dari area tidak terbakar pada micro Combustor.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa combustor dengan material quart

glass memiliki temperature tertinggi dibandingkan dengan material stainless steel

dan aluminium. Hasil pengujian nilai temperature maksimal didapatkan pada

material quart glass pada dinding combustor 2 (wall 2) dengan nilai temperature

813.75° K sedangkan nilai temperature minimum pada material aluminium

dinding 1 (wall 1) dengan nilai temperature 398.25° K. Dari hasil eksperimen

perbandingan material micro Combustor berbasis quart glass, aluminium dan

stainless steel didapatkan hasil combustor yang mencapai stabilitas nyala api akan

mencapai energi maksimal.

Kata kunci : energi, micro Combustor, quart glass, aluminium, stainless steel,

stabilitas nyala api

commit to user


vii

ABSTRACT

Marshal bima. K2514044. A COMPARATIVE ANALYSIS OF SINGLE MESH

MICRO-COMBUSTOR PERFORMANCE BASED ON QUART GLASS,

ALUMINUM AND STAINLESS STEEL MATERIALS ON THE FLAME

STABILITY. Thesis, Surakarta : Faculty of Teacher Training and Education,

Sebelas Maret University Surakarta, July 2018.

Energy is one of the hottest issues discussed in this era of globalization.

Reduced energy resources and demand for better resources compared to

conventional batteries have triggered a micro-scale power plant research that is

often called as Micro Power Generator, by utilizing a micro combustor as heat

generator which is then converted to electrical energy. Therefore in recent years

micro-scale power plant system is predicted as potential alternatives to

conventional battery replacement. The purpose of this study is the stability of the

flame to get the maximum temperature so that there is no excessive heat loss in

the wall combustor.

The method used is experimental method. The variable taken in this

research is material variation to get the best performance. In order to get suitable

materials for Micro Combustor with a stable flame, an experimental research of

material comparison based on Quarts Glass, Aluminum and Stainless Steel used

for Micro Combustor material. The experiments were performed by using

Combustor tubes with 5 mm outside diameter and 3.5 mm inner diameter in which

each of them has a thickness of 1.5 mm. A wire mesh is installed at a distance of

10 mm from the non-burning area of Micro Combustor

The results of this research indicate that the combustor with quart glass

material has the highest temperature compared with stainless steel and aluminum.

The test results of maximum temperature value is obtained on quart glass material

on combustor wall 2 (wall 2) with temperature value of 813.75 ° K, while

minimum temperature value on wall 1 of aluminum material (wall 1) with

temperature value of 398.25 ° K. Based on experiment results of Micro

Combustor material comparison based on Quarts Glass, Aluminum and Stainless

Steel, it can be concluded that the combustor result that reaches flame stability

will reach maximum energy.

Keywords: energy, micro Combustor, quart glass, aluminum, stainless steel, flame

stability

commit to user


viii

HALAMAN MOTTO

Kun Fayakun

(Allah pencipta langit dan bumi, dan bila Dia berkehendak untuk menciptakan

sesuatu, maka cukuplah Dia hanya mengatakan kepadanya “Jadilah” lalu jadilah)

(QS. Al Baqarah : 117)

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan

(QS. Alam Nasyroh: 6)

Man Jadda Wa Jada

(Siapa bersungguh-sungguh pasti berhasil)

commit to user


ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Puji syukur senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT, atas izin

dan kuasa-Nya, sehingga akhirnya peneliti dapat mempersembahkan skripsi ini

untuk:

Ibu dan bapak Tercinta

“Terimakasih telah memberikan semangat, motivasi, dan doa serta selalu

menyertaiku saat keadaan susah dan senang.

Keluarga Besar

“Terimakasih semangat, bimbingan, doa dan dukungan yang kalian berikan

kepadaku.”

Marlina Shinta Putri

’’Terimakasih atas dukungannya dan Tak pernah bosan mengingatkan

untuk menjaga kesehatan’’

Tim Skripsi Micro Combustion

“Terimakasih atas dukungan dan kerjasamanya, terimakasih telah membersamai

dan saling membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.”

Dosen Pendidikan Teknik Mesin

“Terimakasih bapak ibu dosen yang telah membimbing saya dan yang selalu

memberikan masukan dan dorongan motivasi ”

PTM 2014

“Terimakasih telah menjadi keluarga dan sahabat yang hebat selama 4 tahun,

perjuangan kita belum selasai sampai disini.”

Almamaterku Universitas Sebelas Maret Surakarta

commit to user


x

KATA PENGANTAR

Segala puja dan puji senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT

atas segala limpahan rahmat dan hidayat-Nya. Atas kehendak-Nya peneliti dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul ”ANALISIS PERBANDINGAN

PERFORMA MICRO-COMBUSTOR SINGLE MESH BERBASIS

MATERIAL QUART GLASS, ALUMINIUM DAN STAINLESS STEEL

TERHADAP STABILITAS NYALA API”

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk

mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan,

bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti

menyampaikan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan

Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Dr. Indah Widiastuti, ST.,M.Eng., selaku Kepala Program Studi

Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Dr. Eng. Herman Saputro, M.Pd., MT selaku Pembimbing I, yang selalu

memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi.

4. Danar Susilo Wijayanto, ST, M.Eng selaku Pembimbing II, yang selalu

memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

5. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang

tidak mungkin disebutkan satu persatu.

Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena

keterbatasan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini

bermanfaat bagi pembaca dan pengembangan ilmu.

Surakarta, Juli 2018

Penulis

commit to user


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN .............................................................. ii

PERSETUJUAN ..................................................................................................... v

PENGESAHAN SKRIPSI ..................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ............................................................................................................ vii

HALAMAN MOTTO .......................................................................................... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ ix

KATA PENGANTAR ............................................................................................ x

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ............................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ..................................................................................... 4

C. Pembatasan Masalah .................................................................................... 4

D. Perumusan Masalah ..................................................................................... 5

E. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 5

F. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA , KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS ..... 7

A. Kajian Pustaka .............................................................................................. 7

1. Micro Combustor ..................................................................................... 7

2. Micro Combustor berdasarkan tipe aliran Fluida .................................... 9

3. Material Micro combustor ...................................................................... 11

4. Bahan bakar Micro Combustor .............................................................. 13

5. Stabilitas Nyala Api Micro Combustor .................................................. 13

6. Efisiensi Konversi Energi pada Micro Combustor ................................. 14

B. Kerangka Berpikir ...................................................................................... 16

commit to user


xii

C. Hipotesis ..................................................................................................... 18

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 19

A. Tempat Dan Waktu Penelitian ................................................................... 19

1. Tempat Penelitian ................................................................................... 19

2. Waktu Penelitian .................................................................................... 19

B. Desain Penelitian ........................................................................................ 20

C. Teknik Pengumpulan Data ......................................................................... 20

1. Identifikasi variabel ................................................................................ 20

2. Metode pengumpulan data ..................................................................... 21

D. Instrumen Penelitian................................................................................... 28

E. Analisis data ............................................................................................... 29

F. Prosedur penelitian ..................................................................................... 30

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 34

A. Hasil Penelitian .......................................................................................... 34

1. Deskripsi Data ........................................................................................ 34

2. Data Temperature Dinding Combustor .................................................. 35

3. Visualisasi Stabilitas Nyala Api Micro Combustor ............................... 38

B. Pembahasan ................................................................................................ 39

1. Data Temperature Dinding Combustor .................................................. 39

2. Visualisasi Stabilitas Nyala Api Micro Combustor ............................... 43

3. Analisis Hasil Penelitian ........................................................................ 45

4. Analisis Pemanfaatan Micro Combustor ................................................ 46

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN ............................................. 48

A. Simpulan .................................................................................................... 48

B. Implikasi ..................................................................................................... 48

C. Saran ........................................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 50

LAMPIRAN ……………………………………………………………………. 53

commit to user


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 2.1 Klasifikasi Jenis Pembakaran.................................................................. 8

Tabel 2.2 Penelitian yang Menggunakan Material Stainless Steel ....................... 12

Tabel 4.1 Data Temperature Dinding Combustor 1 (wall 1) ................................ 36

Tabel 4.2 Data Rata-rata Temperature Dinding Combustor 1 (Wall 1) ................ 37

Tabel 4.3 Data Temperature Dinding Combustor 2 (wall 2) ................................ 37

Tabel 4.4 Data Rata-rata Temperature Dinding Combustor 2 (Wall 2) ............... 38

Tabel 4.5 Konversi energi ................................................................................. 3847

commit to user


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 1.1 Intesitas Energi dan Konsumsi Energi ................................................ 2

Gambar 2.1 Aliran Laminar .................................................................................... 9

Gambar 2.2 Aliran Turbulent ................................................................................ 10

Gambar 2.3 Kerangka Berpikir ............................................................................. 16

Gambar 3.1 Combustor ......................................................................................... 23

Gambar 3.2 Meja Eksperimen............................................................................... 23

Gambar 3.3 Flowmeter.......................................................................................... 23

Gambar 3.4 Pisco Tube ......................................................................................... 24

Gambar 3.5 Thermocouple .................................................................................... 25

Gambar 3.6 Regulator Gas .................................................................................... 25

Gambar 3.7 Jangka Sorong ................................................................................... 25

Gambar 3.8 Kamera .............................................................................................. 26

Gambar 3.9 Napple Y ............................................................................................ 26

Gambar 3.10 Kompresor ....................................................................................... 26

Gambar 3.11 Gas acetylene................................................................................... 27

Gambar 3.12 Lem Keramik .................................................................................. 27

Gambar 3.13 Seal tape .......................................................................................... 28

Gambar 3.14 Lighter api ....................................................................................... 28

Gambar 3.15 Tahap Penelitian .............................................................................. 30

commit to user


xvi

Gambar 4.1 Combustor Material Stainless Steel ................................................... 34

Gambar 4.2 Combustor Material Aluminium ........................................................ 34

Gambar 4.3 Combustor Material Quart Glass ...................................................... 35

Gambar 4.4 Combustor Dinding Combustor ........................................................ 35

Gambar 4.5 Grafik Temperature Dinding 1 (wall 1) ............................................ 39

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Temperature Rata-rata Dinding 1 (wall 1) ..... 40

Gambar 4.7 Grafik Temperature Dinding 2 (wall 2) ............................................ 41

Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Temperature Rata-rata Dinding 2 (wall 2) .... 42

Gambar 4.9 Stabilitas Nyala Api Material Quart Glass ....................................... 43

Gambar 4.10 Stabilitas Nyala Api Material Stainless Steel .................................. 44

Gambar 4.11 Stabilitas Nyala Api Material Stainless Steel .................................. 45

Gambar 4.12 Stabilitas Nyala Api Material Aluminium ....................................... 44

Gambar 4.13 Stabilitas Nyala Api Material Aluminium ....................................... 44

Gambar 4.14 Kepadatan Energi dari Berbagai Sumber Energi (sumber :Chou,

Yang, Chua, Li, & Zhang, 2011) .......................................................................... 46

commit to user


xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

Lampiran 1. Jadwal Penelitian .............................................................................. 53

Lampiran 2. Perhitungan AFR Stoikiometri Bahan Bakar (Fuel)......................... 54

Lampiran 3. Perhitungan Equivalent Ratio (ER) .................................................. 56

Lampiran 4. Perhitungan Estimasi Konversi ke Energi Listrik ............................ 57

Lampiran 5. Perhitungan Jumlah Lubang pada Mesh ........................................... 60

Lampiran 6. Dokumentasi Penelitian .................................................................... 61

ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR …€¦ · FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN...

Documents

Transcript of ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA MICRO-COMBUSTOR …€¦ · FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN...