KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES /Kaji-Eks...  Kaji Eksperimental dan Simulasi CFD Proses

  • View
    216

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES /Kaji-Eks...  Kaji Eksperimental dan Simulasi CFD...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES

PENGAYAAN HIDROGEN DALAM GAS HASIL GASIFIKASI

SEKAM PADI DAN ARANG KAYU DENGAN MEDIA UAP

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

ARIF FIRMAN AJI NIM. I1408505

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES

PENGAYAAN HIDROGEN DALAM GAS HASIL GASIFIKASI

SEKAM PADI DAN ARANG KAYU DENGAN MEDIA UAP

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

ARIF FIRMAN AJI NIM. I1408505

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

SURAT TUGAS

Menyusul

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES

PENGAYAAN HIDROGEN DALAM GAS HASIL GASIFIKASI

SEKAM PADI DAN ARANG KAYU DENGAN MEDIA UAP

Disusun oleh:

Arif Firman Aji NIM. I1408505

Dosen Pembimbing I

Dr. techn Suyitno, S.T,.M.T. NIP. 197409022001121002

Dosen Pembimbing II

Wibawa Endra Juwana, S.T., M.T. NIP. 197009112000031001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari ............, tanggal ....

2012

1. Zainal Arifin, S.T., M.T. NIP. 197303082000031001

2. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. NIP. 197403262000031001

Mengetahui:

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Didik Djoko Susilo, S.T., M.T. NIP . 97203131997021001

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo R., S.T, M.T. NIP. 197202292000121001

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

Kaji Eksperimental dan Simulasi CFD Proses Pengayaan Hidrogen dalam Gas Hasil Gasifikasi Sekam Padi dan Arang

Kayu dengan Media Uap

Arif Firman Aji Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

E-mail : ariffirmanaji@yahoo.com

Abstrak

Penggunaan uap sebagai agen dalam gasifikasi biomasa merupakan salah satu metode untuk pengayaan hidrogen. Studi eksperimen gasifikasi uap untuk dua macam biomasa (sekam padi, arang kayu) dan campuran keduanya dilakukan pada reaktor bertemperatur 650oC dan uap bertemperatur 400oC dan 500oC. Rasio uap/biomasa divariasikan dari 0, 0,25, 0,5, dan 1. Zat penjerab (CaO) yang digunakan dalam penelitian ini adalah untuk menjerab CO2 yang berakibat pada peningkatan hidrogen dalam gas hasil. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh rasio uap/biomasa, temperatur uap sebagai agen gasifikasi dan rasio CaO/biomasa terhadap hasil hidrogen dalam gas hasil. Lebih lanjut, simulasi dengan menggunakan CFD Fluent dilakukan untuk mempelajari mekanisme terbentuknya gas hasil pada gasifikasi sekam padi-uap. Gas hasil dengan konsentrasi hidrogen maksimum untuk gasifikasi uap dari sekam padi, arang kayu dan campuran keduanya berturut-turut adalah 43,8%, 51,7%, dan 51,7% yang diperoleh pada temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 0,25. Pada penggunaan CaO sebagai penjerab CO2 dalam gasifikasi uap dari sekam padi, arang kayu dan campuran keduanya, hasil hidrogen tertinggi berturut-turut adalah 52,63%, 54,7%, dan 74,73% yang diperoleh pada temperatur uap 500oC, dan rasio uap/biomasa = 0,25 dan rasio CaO/biomasa = 1. Sementara hasil simulasi menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan hasil eksperimen.

Kata kunci: gasifikasi uap, biomasa, pengayaan hidrogen, CaO, Fluent.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

Experimental Study and CFD Simulation of Hydrogen Enrichment Process in Producer Gas of Steam Gasification of

Rice Husk and Wood Charcoal

Arif Firman Aji Mechanical Engineering Department

Engineering Faculty of Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia

E-mail : ariffirmanaji@yahoo.com

Abstract

The using of steam as the agent in biomass gasification is one of the hydrogen enrichment methods. Steam-gasification experimental study of two kinds of biomass (rice husk and wood charcoal) and mixture of both were carried out at reactor temperatures of 650oC and steam temperatures of 400oC and 500oC. Steam/biomass ratio was varied at 0, 0.25, 0.5, and 1. The adsorbent used in this study is CaO to absorb CO2 which resulting in increasing of hydrogen in producer gas. The aim of this study are to determine the effect of steam/biomass ratio, temperature of steam as the gasification agent, and CaO/biomass ratio on hydrogen yield in producer gas. Furthermore, simulations using CFD fluent was conducted to study the mechanism of producer gas forming on rice husk-steam gasification. Producer gas with maximum hydrogen concentration for steam gasification of rice husk, wood charcoal, and mixture of both is 43.8%, 51.7%, and 51.7% respectively were obtained at steam temperature of 500oC, ratio of steam/biomass = 0.25. In the using of CaO as CO2 adsorber on steam gasification of rice husk, wood charcoal and mixture of both, the highest of hydrogen yield is 52.63%, 54.7%, and 74.73% respectively were obtained at steam temperature of 500oC, ratio of steam/biomass = 0.25 and ratio of CaO/biomass = 1. While the simulation show that the results are not much different from the experimental results.

Keywords: steam gasification, biomass, hydrogen enrichment , CaO, Fluent.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat ALLAH SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas

segala limpahan rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan

dan menyelesaikan Tugas Akhir Kaji Eksperimental dan Simulasi CFD Proses

Pengayaan Hidrogen dalam Gas Hasil Gasifikasi Sekam Padi dan Arang Kayu

dengan Media Uap ini dengan baik.

Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam penyelesaian skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa

bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh

karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih

yang sebesar besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam

menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada:

1. Sang Pencipta, Allah SWT, atas segala kenikmatan dan kemudahan yang

telah diberikan.

2. Bapak Dr. techn Suyitno, M.T. selaku pembimbing I atas bimbingan serta

nasehatnya hingga selesainya penulisan skripsi ini.

3. Bapak Wibawa Endra Juwana, S.T., M.T. selaku pembimbing II yang

senantiasa memberikan arahan, saran, serta bimbingan dalam penyusunan

skripsi ini.

4. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

UNS Surakarta.

5. Bapak Bambang Kusharjanta, S.T., M.T. selaku pembimbing akademis yang

selalu memberikan motivasi dan semangat dari awal masuk kuliah sampai

sekarang.

6. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Sebelas Maret atas bimbingan dan bantuannya selama penulis menempuh

pendidikan.

7. Almarhum Bapak, Ibu, Om Edi, Bulek Sri, Om Kus, Bulek Noor, adikku

Bayuaji Saputro dan seluruh keluarga atas doa, motivasi dan dukungan

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

material maupun spiritual selama penyelesaian masa kuliah dan Tugas Akhir

ini.

8. Teman seperjuangan di LBAE (Laboratorium Biofuel and Advanced Energy),

Darmanto, S.T., Ocky Dwi HP., S.T., Thoharudin S.T., M.T., Arif Setyo N.,

S.T., M.T., Imam Sholahudin, S.T., Lukmanul Hakim, S.T., Khamdan

Mujadi, Bomby Duswara, Hery Kusbandryo, Imam Saputra, Kinastryan Jita

Kroda, yang sudah membantu dan bekerja sama dalam pengerjaan Tugas

Akhir ini.

9. Teman-teman Teknik Mesin Transfer 2009.

10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga

terselesainya Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari

sempurna, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi

ini.

Semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua

Amin.

Surakarta, Oktober 2012

Arif Firman Aji

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

DAFTAR ISI

Halaman Halaman judul ...................................................................................................... i Halaman Surat Penugasan ................................................................................... ii Halaman Pengesahan ........................................................................................... iii Halaman Abstrak ................................................................................................. iv Kata Pengantar ..................................................................................................... vi BAB I PENDAHULUAN ...............................................................