Analisa Kinerja Alat Destilasi Penghasil Air Tawar dengan Sistem Evaporasi Uap Tenaga Surya
Oleh: Dewi Jumineti 4210 100 010
Outline Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Desain alat Metodologi Grafik dan Analisa Hasil Percobaan Kesimpulan dan Saran
Rumusan Masalah • Apakah alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya dapat menghasilkan air tawar dengan kualitas air layak minum? • Bagaimana karakteristik dan kinerja dari alat destilasi dengan teknologi sistm evaporasi uap tenaga surya?
Tujuan Tujuan dari Skripsi ini adalah merancang prototipe alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya dan mengetahui karakteristik dan kinerja dari alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya yang mencakup : • Distribusi temperatur di dalam apparatus evaporator. • Daya yang dihasilkan terhadap intensitas matahari. • Pengaruh sudut kemiringan panel apparatus terhadap daya yang dihasilkan panel evaporator. • Efisiensi sistem evaporasi uap tenaga surya.
Batasan Masalah • Analisa skripsi tidak mencakup analisa ekonomi. • Analisa skripsi tidak mencakup kondensor yang digunakan.
Desain Sistem Evaporasi Uap Tenaga Surya Keterangan : 1. Penyangga 2. Tanki air payau 3. Stop valve 4. Selang flexible 5. Pipa Kapiler 6. Header tube evaporator 7. Tube evaporator 8. Kaca TC : Thermocouple PT : Pressure transducer θ : Sudut kemiringan panel evaporator Gambar 1.1 Desain Alat Destilasi dengan Sistem evaporasi uap tenaga surya yang direncanakan
Dimensi Prototipe Dimensi Alat Destilasi: 1. Dimensi Panel Apparatus - Panjang : 750 mm - Lebar : 550 mm - Tinggi : 50 mm 2. Dimensi Kaca - Panjang : 750 mm - Lebar : 550 mm - Tebal : 2 mm
3. Dimensi Tube Apparatus - Diameter
: ½”
- Panjang
: 600 mm
- Tebal : 0,89 mm - Jumlah
:6
4. Dimensi pipa kapiler: - Diameter
: 2 mm
- Panjang
: 330 mm
Gambar 1.2 Penampang melintang panel apparatus
Gambar 1.3 skema heat resistance
Metodologi
Alat Percobaan
Gambar 1.4 Bagian dalam panel evaporator
Gambar 1.5 Sistm evaporasi uap tenaga surya
Data Hasil Percobaan Data percobaan diambil pada tanggal 1/07/2014 sampai 13/07/2014. Manipulasi dalam pengambilan data ialah sudut kemiringan panel dan volume air payau dalam tube dengan kondisi ½ penuh dan ¾ penuh. Contoh data yang ditampilkan ialah pada tanggal 1/07/2014 dan 2/07/2014 dengan sudut kemiringan panel 20o dan volume. Volume ½ penuh pada tanggal 1/07/2014 dan ¾ penuh pada tanggal 2/07/2014.
Data Hasil Praktikum Tabel 1.1 Data praktikum tanggal 1/07/2014 o
Jam
TL
10:00 AM 10:30 AM 11:00 AM 11:30 AM 12:00 PM 12:30 PM 1:00 PM 1:30 PM 2:00 PM 2:30 PM 3:00 PM 3:30 PM 4:00 PM
34 36 36 33 36 34 32 34 33 33 33 33 33
Tabel 1.2 Data praktikum tanggal 2/07/2014
o
TUo
TTbo
TP
44 46 47 46 49 45 45 46 45 37 38 38 39
56 58 59 59 59 58 57 54 53 44 44 44 42
61 63 65 66 67 65 64 60 60 49 48 48 46
33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 31
TK
o
Jam
TL o
TK o
TUo
TTbo
TP o
10:00 AM 10:30 AM 11:00 AM 11:30 AM 12:00 PM 12:30 PM 1:00 PM 1:30 PM 2:00 PM 2:30 PM 3:00 PM 3:30 PM 4:00 PM
33 33 34 35,5 34 36 39 39 39 39 32 32 30
42 48 49 47 48 50 45 44 44 45 34 34 31
54 58 59 60 60 59 59 54 54 54 41 37 34
58 63 65 67 68 66 66 58 58 60 48 41 36
29 30 30 30 30 30 31 31 31 32 32 32 30
Perhitungan Analisa data
Analisa Data Data hasil perhitungan di atas akan dibuatkan tabel dan grafik analisa berdasarkan: Distribusi temperatur Intensitas matahari dengan daya panel evaporator Intensitas matahari dengan effisiensi Intensitas matahari dengan air tawar hasil perhitungan Intensitas matahari dengan sudut kemiringan Intensitas matahari dengan hari praktikum Intensitas matahari dengan temperatur udara panel Intensitas matahari dengan mass flow rate uap Daya panel evaporator terhadap hari praktikum Sudut kemiringan dengan daya panel apparatus Sudut kemiringan dengan heat resistance Sudut kemiringan dengan effisiensi
Distribusi Temperatur pada Panel Evaporator Perbandingan Suhu Sistem terhadap Waktu pada 01/07/2014 80
80
Suhu Lingkungan Terhadap Waktu
60
Suhu Permukaan Kaca Terhadap Waktu
50
Suhu Udara Panel Terhadap Waktu
40 30
Suhu Outside Tube Terhadap Waktu
20 10
Suhu Air Payau terhadap Waktu
0 9:36
12:00
Waktu
14:24
16:48
Grafik 1.1 Perbandingan suhu sistem terhadap waktu tanggal 1/07/2014
Suhu Lingkungan Terhadap Waktu
70
Suhu Permukaan Kaca Terhadap Waktu
60 Suhu oC
70
Suhu oC
Perbandingan Suhu Sistem terhadap Waktu pada 02/07/2014
50
Suhu Udara Panel Terhadap Waktu
40 30
Suhu Outside Tube Terhadap Waktu
20 10
Suhu Air Payau Terhadap Waktu
0 9:36
12:00
Waktu
14:24
16:48
Grafik 1.2 Perbandingan suhu sistem terhadap waktu tanggal 2/07/2014
Intensitas Matahari dengan Daya Panel Evaporator
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 9:36
Perbandingan Intensitas Matahari dengan Waktu Perbandingan Daya Sistem dengan Waktu 12:00
Waktu
14:24
16:48
Grafik 1.3 Perbandingan intensitas matahari dan daya terhadap waktu tanggal 1/07/2014
Daya (Watt)
Daya (Watt)
Perbandingan Intensitas Matahari dan Daya Sistem terhadap Waktu pada 01/07/2014 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Perbandingan Intensitas Matahari dan Daya Sistem terhadap Waktu pada 02/07/2014
9:36
Perbandingan Intensitas Matahari dengan Waktu Perbandingan Daya Sistem dengan Waktu 12:00
Waktu
14:24
16:48
Grafik 1.4 Perbandingan intensitas matahari dan daya terhadap waktu tanggal 2/07/2014
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Perbandingan Efisiensi terhadap Waktu pada 01/07/2014 Perbandingan Efisiensi Terhadap Waktu
9:36
12:00
Waktu
14:24
16:48
Grafik 1.5 Perbandingan effisiensi terhadap waktu tanggal 1/07/2014
Efisiensi (η)
Efisiensi (η)
Intensitas Matahari dengan Effisiensi 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Perbandingan Efisiensi terhadap Waktu pada 02/07/2014 Perbandingan Efisiensi Terhadap Waktu
9:36
12:00
Waktu
14:24
16:48
Grafik 1.6 Perbandingan effisiensi terhadap waktu tanggal 2/07/2014
Intensitas Matahari dengan Air Tawar Air Tawar yang dihasilkan (ml)
Perbandingan Intensitas Matahari dengan Air Tawar 6 Perbandingan IT dengan Air tawar yang dihasilkan pada volume 1/2 penuh
5 4 3
Perbandingan IT dengan Air tawar yang dihasilkan pada volue 3/4 penuh
2 1 0 0
1000
2000
Intensitas Matahari (Watt/m 2 )
Grafik 1.7 Perbandingan intensitas matahari dengan air tawar
Intensitas Matahari dengan Sudut Kemiringan
Intensitas Matahari (Watt/m 2 )
Perbandingan Intensitas Matahari dengan Kemiringan Panel 2000 1500
Perbandingan IT dengan Kemiringan Panel pada Volume 1/2 penuh
1000 500 0 19
21
23
25
Perbandingan IT dengan Kemiringan Panel pada Volume 3/4 Penuh
Kemiringan Panel
Grafik 1.8 Perbandingan intensitas matahari dengan Kemiringan panel
Intensitas Matahari dengan Hari Praktikum Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Hari Praktikum 2000
Intensitas Matahari (watt/m2)
1800 1600 1400
Intensitas Matahari terhadap Hari pada Volume 1/2 penuh
1200 1000 800 600 400
Intensitas Matahari Terhadap Waktu pada Volume 3/4 penuh
200 0 Hari Praktikum
Grafik 1.9 Perbandingan Intensitas atahari dengan Hari Praktikum
Intensitas Matahari dengan Suhu Udara Panel Evaporator Temperatur Udara Panel (oC)
Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Temperatur Udara Panel Perbandingan intensitas matahari dengan temperatur udara panel pada volume 1/2 penuh
75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 500
1000
1500
2000
Intensitas Matahari (watt/m 2 )
Perbandingan intensitas matahari terhadap temperatur udara pada volume 3/4 penuh
Grafik 1.10 Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Temperatur Udara Panel Evaporator
Intensitas Matahari dengan Mass Flow Rate Uap Perbandingan Intensitas Matahari dengan Mass Flow Rate
Mass Flow Rate (ṁ)
0,00025
Intensitas Matahari terhadap mass flow rate pada volume 1/2 penuh
0,0002 0,00015
Intensitas matahari terhadap mass flow rate pada volume 3/4 penuh
0,0001 0,00005 0 500
1000
1500
2000
Intensitas Matahari (IT)
Grafik 1.11 Perbandingan Intensitas Matahari terhadap mass flow rate
Daya Panel Evaporator dengan Hari Praktikum Perbandingan Daya terhadap Hari Praktikum 600
Qnett (watt)
500 400
Daya (Qnett) terhadap Hari pada Volume 1/2 penuh
300 200 100
Daya (Qnett) terhadap Waktu pada Volume 3/4 penuh
0 Hari Praktikum
Grafik 1.12 Perbandingan Daya Panel Evaporator dengan Hari Praktikum
Sudut Kemiringan dengan Daya Panel Evaporator
600
Perbandingan Daya pada Panel dengan Kemiringan Panel Perbandingan Kemiringan Panel dengan Qnett pada Volume 1/2 Penuh
Qnett (watt)
500 400 300
Perbandingan Kemiringan Panel dengan Qnett pada Volume 3/4 Penuh
200 100 0 18
20
22
24
26
Kemiringan Panel
Grafik 1.9 Perbandingan daya dengan kemiringan panel
Sudut Kemiringan dengan Heat Resistance Perbandingan Intensitas Matahari dengan Heat Resistance
0,094
Heat Resistance
0,092
Perbandingan Intensitas Matahari dengan Heat Resistance pada Volume 1/2 Penuh
0,09 0,088 0,086 0,084 0,082 0,08 0
200
400
600
Intensitas Matahari (Watt/m 2 )
Grafik 1.10 Perbandingan intensitas matahari dengan heat resistance
Sudut Kemiringan dengan Effisiensi Perbandingan Kemiringan Panel dengan Efisiensi 1,2
Efiiensi (η)
1
Perbandingan Sudut Kemiringan dengan Efisiensi pada Volume 1/2 penuh
0,8 0,6 0,4 0,2 0 18
20
22
24
26
Perbandingan Sudut Kemiringan dengan Efisiensi pada Volume 3/4 Penuh
Kemiringan Panel
Grafik 1.11 Perbandingan kemiringan panel dengan effisiensi
Kesimpulan dan Saran • Distribusi temperatur pada panel dari lingkungan hingga tube tembaga luar meningkat, kemudian berkurang ketika sampai ke air payau yang ada di dalam tube. Hal ini dikarenakan adanya heat loss karena konduksi pada tube tembaga dan berdasarkan hasil praktikum mulai 1 Juli 2014 hingga 13 juli 2014. • Daya sistem (Qnett) pada percobaan mengalami kenaikan pada pukul 10.00 Qnett akan terus bertambah jika perbedaan suhu antara lingkungan dan permukaan kaca semakin kecil. Sedangkan intensitas matahari akan konstan disetiap jam pada hari tertentu karena intensitas matahari tergantung pada jumlah hari. Intensitas tertinggi dicapai pada 1803,545 watt/m2 dengan Qnett sebesar 698,79 watt pada tanggal 2 Juli 2014.
• Berdasarkan hasil percobaan perbandingan daya sistem (Qnett) yang diterima pada Sudut panel mencapai maksimum pada sudut 20o. Pada volume ½ penuh mencapai puncak daya ketika sudut 20o sebesar 698,79 watt. Pada volume ¾ penuh mencapai puncak daya ketika sudut 20o dengan daya sebesar 618,275 watt dan membentuk parabola dan mulai naik sudut 22o. Sehingga dapat dikatakan panel apparatus menghasilkan daya tertinggi ketika sudut 20o. • Berdasarkan hasil percobaan, sudut kemiringan panel pada volume ½ penuh mencapai efisiensi maksimum pada sudut 23o sebesar 0,96 dan pada volume ¾ penuh mencapai maksimum pada sudut 21o sebesar 0,93. Data effisiensi diambil pada pukul 12.00 di masing-masing hari. – Saran
• Diperlukan desain box panel evaporator yang lebih baik untuk menghasilkan panas yang lebih baik.
TERIMA KASIH
