PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE KAPILARITAS

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh: YOSEF SUPRIADI NIM: 125214086

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016 i


INCREASING THE EFFICIENCY OF SOLAR WATER DISTILLATION USING RECOVERY ENERGY WITH CAPILARITY METHOD

FINAL PROJECT Presented as partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

Presented by: YOSEF SUPRIADI NIM: 125214086

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016 ii


TUGAS AKHIR PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE KAPILARITAS

Disusun Oleh:

YOSEF SUPRIADI NIM: 125214086

Telah disetujui oleh:

Pembimbing,

A. Prasetyadi, S.Si, M.Si.

iii


PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE KAPILARITAS

Yang dipersiapkan dan disusun oleh: YOSEF SUPRIADI NIM: 125214086 Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji Pada tanggal Dan dinyatakan telah lulus memenuhi syarat

Susunan Dewan Penguji Nama lengkap

Ketua

Tanda Tangan

: RB Dwiseno Wihadi, ST, M.Si

____________

Sekretaris : Doddy Purwadianto, ST, MT

_____________

Anggota

_____________

:

A. Prasetyadi, S.Si, M.Si

Yogyakarta, 18 Febuari 2016 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dekan

Sudi Mungkasi, S. Si., M. Math. Sc., Ph.D.

iv


PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul : PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE KAPILARITAS Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas ahir yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 18 Febuari 2016 Penulis

Yosef Supriadi

v


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Nama

: Yosef Supriadi

Nomor Mahasiswa : 125214086 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :

PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE KAPILARITAS Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dari saya maupun memberi royalti kepada saya selama masih mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 18 Febuari 2016 Yang menyatakan

Yosef Supriadi

vi


INTISARI

Salah satu cara mendapatkan air bersih adalah dengan menggunakan alat destilasi energi surya. Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat ini adalah tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. energy recovery dengan metode kapilaritas adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat destilasi energi surya yang memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas, menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator dan pengaruh penggunaan pendingin kaca maupun reflektor terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi, menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional. Variasi yang diteliti adalah ketinggian air dalam bak 1 cm dan 0,5 cm sedangkan pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas ditambahkan variasi pendingin kaca dan reflektor. Secara keseluruhan hasil yang didapatkan alat destilasi menggunakan energy recovery lebih baik dari pada alat destilasi konvensional. Hasil terbaik dari semua variasi yang diteliti adalah ketika ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor, efisiensi teoritis sebesar 53,36 %, efisiensi aktual sebesar 52,19 % dan air yang dihasilkan sebesar 4,16 kg dengan energi surya yang datang sebesar 573,01 W/m2. Faktor utama yang mempengaruhi hasil tersebut adalah energi surya yang datang pada saat penelitian paling tinggi. Kata kunci : destilasi air, efisiensi, energi surya, energy recovery, sifat kapilaritas.

vii


ABSTRACT A way for getting clean water is to distillate using solar energy. One of the problems on solar water distillation equipment today is it’s low efficiency. Energy recovery with the capillary method is one way that can be done to improve the efficiency. The purpose of this study is to make solar energy distillation equipment that utilizes energy recovery with capillary method, to analyze the effect of the water level in the distillation tub, influence of the use of glass cooling, reflectors effect to water distillation process results, and to analyze the efficiency of solar energy water distillation using energy recovery with the capillary method, and distillation of conventional solar energy. Variations investigated were the water level in the tub that were 1 cm and 0.5 cm, while the distillation equipment using energy recovery capillarity methods varied by adding glass cooler and reflectors. Overall the results obtained using the energy recovery distillation equipment is better than conventional distillation equipment. The best results of all the examined variations are when the water level in the distillation tub was 0.5 cm, using no cooling glass and no reflector. The theoretical efficiency is 53.36 %, the actual efficiency is 52.19 %, the water produced is 4.16 kg and solar energy received is 573.01 W/m2. The main factors that influence these results is solar energy that comes on when the highest research. Keywords: water distillation, efficiency, solar energy, energy recovery, capillarity properties.

viii


KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Peningkatan efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan berupa dorongan, dukungan baik dalam hal material, morial maupun spriritual antara lain kepada: 1. Sudi Mungkasi, S. Si., M. Math. Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik dan Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir. 4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., yang telah membimbing dalam proses pembuatan alat serta saat penelitian tugas akhir ini.

ix


5. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen mata kuliah pra skripsi yang sudah memberikan pengetahuan dan masukan selama pembuatan Tugas Akhir. 6. Ag. Rony Windaryawan selaku Laboran yang telah membantu dan memberikan izin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini. 7. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin dan staff Fakulras Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama penulis menempuh kuliah dan proses penulisan tugas ahir. 8. Bapak Misdi dan Ibu Supriyati selaku orang tua penulis, Krismawati dan Kristiyanti selaku kakak dari penulis, yang selalu memberikan dukungan, mendoakan, memberi semangat, dan semua fasilitas yang penulis butuhkan selama menempuh kuliah sampai menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Raphael Retta, Selaku tim yang membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data. 10. Teman-teman seperjuangan, Daniel Hutahaean, Karel Giovanni, Rio Christy B, Andrew William M, B. Morgan Wijayanto, Sigit Jalu P, Laurensius Praba, dan semua teman Teknik Mesin Angkatan 2012 dan teman-teman penulis lainnya, terima kasih. 11. Keluarga kos Griya Kanna, Jakataru David E, Prima Nugroho, Charisca Ekaputra Budiono, Malvin Choco, Sylviana Hesti P, Lucia Effelin

x


Cindya D,

Bertha Nathania, Celly Brita, Blasius Filimon dan yang

lainnya, terima kasih 12. Sahabat sekaligus keluarga, Almer Rayhan, Stepanus Wijaya N, Adela Dela Tiara, Aisah Gita M, Anindita D, Mbak Atma dan Om Efran yang telah memberi semangat untuk menyelesaikan tugas akhir. 13. Pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat positif dan membangun dalam penyempurnaan laporan ini. Semoga karya tulis ini berguna bagi pembaca. Apabila terdapat kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima Kasih.

Yogyakarta, 18 Febuari 2016 Penulis

Yosef Supriadi

xi


JUDUL ..................................................................................................................... i TITLE ..................................................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .....................................................v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................ vi INTISARI .............................................................................................................. vi ABSTRACT ......................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1 1.1.

Latar Belakang ......................................................................................1

1.2.

Rumusan Masalah .................................................................................3

1.3.

Tujuan ...................................................................................................4

1.4.

Manfaat .................................................................................................4

1.5.

Batasan Masalah....................................................................................5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................6 2.1

Pengertian Destilasi ...............................................................................6

2.2

Landasan Teori ......................................................................................7

2.3

Penelitian yang Pernah Dilakukan ...................................................11

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................14 3.1

Skema Alat Penelitian .........................................................................14

3.2

Variabel yang Divariasikan .................................................................17

3.3

Parameter yang Diukur .......................................................................17

3.4

Langkah Penelitian ..............................................................................18

3.6.

Alat Pendukung Pengambilan Data ....................................................19

xii


3.7.

Analisis Data .......................................................................................20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...............................................................21 4.1

Data Penelitian ....................................................................................21

4.2

Hasil Penelitian ...................................................................................33

4.3

Pembahasan .........................................................................................37

BAB V PENUTUP ................................................................................................51 5.1

Kesimpulan .........................................................................................51

5.2

Saran ....................................................................................................52

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................53 LAMPIRAN ...........................................................................................................54

xiii


DAFTAR TABEL

Tabel 1

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, dan hanya menggunakan pendingin kaca pada hari pertama .................... 23

Tabel 2

Data pada Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor pada hari kedua ................................................................................... 24

Tabel 3

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan reflektor hari ketiga ..................................................... 25

Tabel 4

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator

0.5 cm,

menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari keempat ............................................................................................... 26 Tabel 5

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator

1 cm,

menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari keempat .............................................................................................. 27 Tabel 6

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari pertama ........................................................................................ 28

Tabel 7

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari kedua............................................................................................ 29

Tabel 8

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari ketiga ........................................................................................... 30

Tabel 9

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari keempat........................................................................................ 31

xiv


Tabel 10

Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm pada hari kelima .......................................................................................... 32

Tabel L.1 Sifat Air dan Uap Jenuh ...................................................................... 54

xv


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.

Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery. ....................................................................................... 8

Gambar 2.

Panjang kapilaritas kain ............................................................... 10

Gambar 3a.

Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery kondensor pasif ............................................................. 15

Gambar 3b.

Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery kondensor pasif tampak samping .................................. 15

Gambar 4.

Komponen alat destilasi energi surya konvensional standar ........ 16

Gambar 5.

Grafik rata-rata efisiensi teoritis rata-rata pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi konvensional . ............................................. 38

Gambar 6.

Grafik rata-rata efisiensi aktual pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi konvensional. ........................................................... 41

Gambar 7.

Grafik

(hasil air yang terdestilasi) dari kelima variasi

selama 10 jam pengambilan data pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. ........... 44 Gambar 8.

Grafik perbandingan antara

(massa air yang terdestilasi)

pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan

xvi

( hasil air yang


terdestilasi) pada alat destilasi konvensional selama 10 jam pengambilan data. ......................................................................... 46 Gambar 9.

Grafik perbandingan antara massa uap air destilasi ( massa air yang terdestilasi (

) dengan

pada alat destilasi air

menggunakan energy recovery metode kapilaritas dari kelima variasi selama 10 jam pengambilan data. ..................................... 48 Gambar 10.

Letak

,

dan

pada alat destilasi air menggunakan energy recovery metode kapilaritas. ........................................................ 49 Gambar L.1

Alat destilasi Konvensional .......................................................... 56

Gambar L.2

Alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas 56

Gambar L.3

Alat destilasi bagian energy recovery dan kapilaritas kain .......... 57

Gambar L.4

Air pendingin kaca ...................................................................... 57

Gambar L.5

Penampung air terkontaminasi ..................................................... 58

Gambar L.6

Penunjuk ketingian air dalam bak ................................................ 58

Gambar L.7

Penampung air hasil destilasi ....................................................... 59

Gambar L.8

Sensor yang digunakan ................................................................. 59

Gambar L.9

Sensor yang digunakan ................................................................. 60

xvii


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Air merupakan salah satu sumber utama kehidupan bagi makluk hidup tidak terkecuali bagi manusa. Di Indonesia kebutuhan akan air bersih seperti untuk

air minum

semakin hari semakin

dirasakan terbatas

akan

ketersediaannya baik itu masyarakat perkotaan maupun masyarakat di daerah-daerah terpencil. Ketersediaan air yang seringkali tidak mencukupi kebutuhan tersebut dikarenakan sumber air yang ada telah terkontaminasi oleh bahan tidak kesat mata seperti; bahan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah garam (air laut), dan bahan lain yang dapat membahayakan bila dikonsumsi secara langsung. Selain itu, air yang telah terkontaminasi dapat menimbulkan penyakit di dalam tubuh. Umumnya masyarakat akan membeli air minum untuk memenuhi kebutuhannya dan masyarakat daerah terpencil mereka menampung air hujan untuk dimanfaatkan sebagai air minum. Memenuhi kebutuhan akan air minum dengan cara membeli akan berdampak pada kesejahteraan masyarakat itu sendiri dan memanfaatkan air hujan sebagai air minum akan berdampak menimbulkan penyakit yang merugikan bagi kesehatan. Sehingga diperlukan tindakan untuk membersihkan air tersebut dari bahan kontaminan yang terkandung di dalamnya. Untuk memisahkan dan menjernihkan air dari bahan kontaminan, terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan sendiri oleh masyarakat salah

1


2

satunya dengan menggunakan destilasi tenaga surya. Saat ini potensi tenaga surya di Indonesia belum dimanfaatkan dengan baik, hal ini dikarenakan harga energi terbarukan masih terbilang kalah bersaing dibandingkan bahan bakar fosil akibat kurang dikuasainnya teknologi dan kebijakan harga energi. Alat destilasi air pada umumnya berbentuk kotak dan terdiri dari dua komponen utama, yaitu bak air dan kaca penutup. Fungsi dari bak air itu sendiri adalah menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari zat yang mengkontaminasi. Kaca penutup berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga diperoleh air bersih yang dapat langsung untuk dikonsumsi. Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat ini adalah tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. Salah satu faktor penyebab rendahnya efisiensi tersebut adalah terjadinya kerugian kalor. Kerugian kalor terjadi akibat perbedaan temperatur. Temperatur dalam kotak destilator lebih tinggi dibandingkan temperatur lingkungan sekitar alat destilasi sehingga kalor mengalir keluar dari kotak destilator ke lingkungan sekitar. Terdapat dua jenis kerugian kalor yaitu kerugian kalor akibat kurang baiknya bahan isolasi atau kurang rapatnya kotak destilasor dan kerugian kalor akibat proses pengembunan uap air yang secara bersamaan melepaskan kalor ke lingkungan melalui kaca penutup. Salah satu cara meningkatkan efisiensi destilasi air tenaga surya adalah dengan memperkecil kerugian kalor pada saat pengembunan uap air dengan memanfaatkan panas yang dilepas pada


3

saat pengembunan untuk menguapkan pada tingkat berikutnya. Cara inilah yang disebut dengan energy recovery. Energy recovery memerlukan komponen tambahan pada alat destilasi yaitu berupa kondensor pasif yang umumnya berbentuk kotak dan terletak di bagian belakang kotak destilator. Penggunaan kondensor pasif pada alat destilasi menyebabkan sebagian uap air hasil proses penguapan dalam kotak destilator akan mengalir ke dalam kondensor pasif dan akan terjadi pengembunan pada dinding pengembun kondensor pasif. Pada saat terjadi pengembunan terjadi pula pelepasan panas. Panas yang dilepaskan itulah yang digunakan kembali untuk menguapkan air pada metode kapilaritas. Dalam hal ini penulis tertarik untuk membahas efisiensi dari alat destilasi dengan energy recovery menggunakan metode kapilaritas serta variabelvariabel lainnya yang mempengaruhi efisiensi, di antaranya jumlah massa air pada alat destilasi (jumlah massa air mempengaruhi temperatur air), jumlah masa air dalam kondensor pasif, perbandingan volume antara kotak destilator dengan kondensor pasif terhadap jumlah energi surya yang digunakan untuk proses penguapan.

1.2 Rumusan Masalah Destilasi air tenaga surya merupakan salah satu cara untuk menjernihkan air yang mengandung zat kontaminan sehingga cara ini dapat digunakan untuk mengatasi masalah akan kekurangan air bersih. Dalam hal ini destilasi air tenaga surya masih bermasalah dengan rendahnya efisiensi yang


4

dihasilkan. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi adalah dengan energy recovery dengan metode kapilaritas. Dengan adanya hal tersebut, penulis tertarik untuk meneliti beberapa masalah yaitu 1. Mengetahui peningkatan efisiensi destilasi air tenaga surya dengan energy recovery metode kapilaritas, 2. Mengetahui efisiensi mana yang lebih baik antara destilasi air tenaga surya dengan kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi air konvensional, 3. Mengetahui pengaruh variasi ketinggian air maupun variasi penggunaan pendingin kaca dan reflektor.

1.3 Tujuan Tujuan yang diperoleh dari penelitian ini adalah 1. Membuat prototipe alat destilasi energi surya dengan menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas, 2. Menganalisis pengaruh ketinggian air di kotak destilator, 3. Menganalisis pengaruh penggunaan pendingin kaca maupun reflektor terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi, 4. Menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional. 1.4 Manfaat Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah 1. Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya,


5

2. Hasil penelitian ini diharapkan mendapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat diterima dengan baik oleh masyarakat, 3. Memudahkan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih, 4. Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.

1.5 Batasan Masalah Dalam penelitian yang akan dilakukan, penulis membatasi masalahmasalah yang akan dibahas yakni 1. Penulis membatasi penelitian khusus alat destilasi surya dengan memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas, 2. Ketinggian air di dalam bak destilasi divariasikan sebanyak 2 variasi yakni 1 cm dan 0,5 cm dan menggunakan variasi lain seperti penggunaan reflektor dan pendingin kaca, 3. Pada alat destilasi konvensional (tanpa menggunakan energy recovery metode kapilaritas) ketinggian air sama yakni 1 cm dan 0,5 cm tidak menggunakan reflektor maupun pendingin kaca, 4. Air yang masuk ke dalam kotak destilator tidak mengalami proses pemanasan terlebih dahulu, 5. Menambahkan satu variasi alat lagi berupa destilasi horizontal sederhana tanpa kondensor pasif dimana destilasi horizontal sederhana ini dijadikan sebagai pembanding, sehingga diperoleh hasil pemodelan yang lebih efektif untuk diterapkan pada penelitian selanjutnya.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Destilasi Destilasi air energi surya merupakan salah satu metode untuk memisahkan air dari bahan kontaminasi sehingga diharapkan mampu menghasilkan air yang jernih. Sedangkan kegunaan energy recovery sebagai pemanfaatan kembali dari sisa kalor pada kotak destilator yang dialirkan ke kondensor pasif sehingga dapat meningktkan jumlah efisiensi dari hasil pendestilasian air. Alat destilasi air dengan energi surya ini merupakan salah satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan masyarakat terhadap air bersih terutama untuk daerah yang tidak terjangkau sumber energi listrik ataupun daerah terpencil. Alat destilasi air pada umumnya berbentuk kotak dan terdiri dari dua komponen utama, yaitu bak air dan kaca penutup. Bak air digunakan untuk menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari zat yang mengkontaminasi dan kaca penutup berguna sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga diperoleh air bersih yang dapat langsung untuk dikonsumsi. Unjuk kerja alat destilasi energi surya tergantung pada beberapa variabel di antaranya, jumlah massa air yang ada dalam bak atau jumlah massa air yang masuk dan radiasi surya yang diterima. Metode yang dilakukan adalah pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan

6


7

menguap (volatilitas) bahan. Proses destilasi air meliputi dua proses yaitu evaporasi dan kondensasi. Air terkontaminasi yang masuk akan menguap karena mendapat kalor dari absorber, bagian yang mengalami penguapan hanya air sedangkan zat kontaminan yang terkandung di dalam air tertinggal di absorber. Uap akan bergerak ke dinding kaca, karena temperatur bagian luar kaca lebih rendah dari temperatur bagian dalam maka uap akan mengembun.

2.2 Landasan Teori Komponen utama alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery terdiri atas kotak destilator, kondensor pasif dan bagian energy recovery. Bagian energy recovery terletak di dalam kondensor pasif. Prinsip kerja destilasi air energi surya menggunakan energy recovery (Gambar 1) adalah proses penguapan air yang terkontaminasi dan proses pengembunan uap air sehingga dihasilkan air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Pada proses penguapan hanya air

yang menguap sedangkan zat

yang

mengkontaminasinya tertinggal di bak air. Proses penguapan terjadi karena air di dalam bak air pada kotak destilator menerima energi surya melalui kaca penutup sedangkan proses pengembunan pada kotak destilator terjadi di kaca penutup karena temperatur kaca lebih rendah dari temperatur pengembunan uap air. Embun pada kaca penutup akan mengalir ke saluran air destilasi karena posisi kaca yang miring. Tidak semua uap air hasil penguapan air dari bak air di dalam kotak destilator mengembun di kaca penutup tetapi sebagian


8

uap air hasil penguapan air dari bak air di dalam kotak destilator mengalir masuk ke dalam kondensor pasif.

Gambar 1. Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery. (Gusti I Ketut Puja, 2014) Mengalirnya sebagian uap air ke dalam kondensor pasif disebabkan adanya perbedaan tekanan parsial uap air antara kotak destilator dengan kondensor pasif mekanisme ini disebut purging. Perbandingan massa uap air yang masuk ke dalam kondensor pasif dengan massa uap air yang dihasilkan pada kotak destilator sebanding dengan perbandingan volume kondensor pasif dengan jumlah volume kondensor pasif dan kotak destilator atau

(1)


9

Uap air yang masuk ke dalam kondensor pasif akan mengembun karena melepaskan panas ke dinding kondensor pasif dan ke dinding pengembun pada bagian energy recovery. Energi panas yang diterima dinding pengembun pada bagian energy recovery digunakan untuk menguapkan air yang mengalir pada bahan porus (kain). Air yang mengalir pada kain berasal dari bak air terkontaminasi yang berada di bawah kemudian dipompakan ke atas menuju bak air. Mengalirnya air terkontaminasi dari atas ke bawah disebabkan adanya sifat kapilaritas kain. Laju aliran air pada kain dapat dihitung dengan persamaan

*

+(

(2) ), ρ adalah

Dengan A adalah luas penampang kain arah tegak lurus aliran ( massa jenis air terkontaminasi (kg/ adalah permeabilitas kain ( detik/

),

), g adalah gravitasi (m/

), k

), η adalah viskositas air terkontaminasi (N

adalah panjang kapilaritas kain (m) dan L adalah panjang kain

(m). Permeabilitas (k) pada prinsipnya hanya merupakan fungsi struktur keporusan media porus. Sebagai contoh katun dan fiber mempunyai permeabilitas yang berbeda karena mempunyai struktur keporusan yang berbeda. Panjang kapilaritas kain adalah kondisi kesetimbangan antara tekanan kapilaritas terlihat pada Gambar 2.

dengan tekanan hidrolis

atau

=

seperti


10

Gambar 2. Panjang kapilaritas kain (Gusti I Ketut Puja, 2014)

(3) (4) Dengan

adalah tegangan permukaan,

adalah sudut kontak zat cair dan R

adalah radius kapilaritas efektif. Untuk mengetahui permeabilitas (k) dan panjang kapilaritas (

) dari suatu bahan porus (kain) dapat dilakukan

eksperimen dengan prinsip seperti pada Gambar 2. Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu (Arismunandar, 1995):

∫

(5)


Dengan

adalah luas alat destilasi (

), dt adalah lama waktu pemanasan

(detik), G adalah energi surya yang datang (W/ air (J/(kg) dan

11

),

adalah panas laten

adalah massa uap air total (kg). Massa uap air (

) dapat

diperkirakan dengan persamaan matematis berikut (Arismunandar, 1995):

(

) ⁄

(6) (7)

Dengan quap adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (W/ konveksi (W/m2), air (N/ (N/

), ),

),

bagian energi surya yang digunakan untuk adalah adalah tekanan parsial uap air pada temperatur

adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup adalah temperatur air (

) dan

)

adalah temperatur kaca

penutup ( )

2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan Penelitian secara eksperimental destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dapat meningkatkan efisiensi sebesar 94% jika dibandingkan destilasi air energi surya konvensional. Efisiensi yang dicapai sebesar 67% dengan hasil air destilasi sebanyak 4,86 L/m2.hari (Kalbasi, 2010). Analisis teoritis alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery tiga tingkat dengan metode difusi yang dihubungkan dengan pipa panas (heat pipe) memperkirakan hasil air destilasi sebanyak 21,8 kg/m2.hari dengan asumsi energi surya sebesar 22,4 MJ/m2.hari (Tanaka, 2004). Studi


12

parametrik pada destilasi air energi surya vertikal jenis difusi dengan variasi tingkat difusi memperkirakan dapat menghasilkan air destilasi antara 18 sampai 21,5 kg/m2.hari hasil air destilasi secara eksperimental sangat bergantung pada kualitas pembuatan alat. Pembuatan yang kurang baik dapat menyebabkan kerugian panas dan menurunkan produksi air destilasi sampai 50% dari perkiraan secara teoritis (Tanaka, 2005). Analisis transien berdasarkan kesetimbangan energi tiap komponen pada destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode bak satu tingkat memperkirakan dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 10,7 kg/m2.hari (Hassan, 1995). Destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dua tingkat metode bak air menghasilkan efisiensi 62% lebih tinggi jika dibandingkan destilasi air energi surya konvensional. Tingkat pertama memberikan kontribusi sebesar 22% sementara tingkat kedua 18% pada total air destilasi yang dihasilkan (Madhlopa, 2009). Penelitian secara teoritis dan eksperimental menggunakan kondensor pasif di bagian belakang menghasilkan kenaikan efisiensi sebesar 50% (Fath, 1993). Penelitian destilasi air energi surya dengan kondensor pasif menghasilkan efisiensi yang berbeda pada posisi kondensor yang berbeda. Posisi kondensor di bagian atas alat destilasi menghasilkan efisiensi 15,1% sementara pada posisi di bawah dihasilkan efisiensi 30,54%. (Ahmed, 2012). Penelitian destilasi energi surya dengan posisi kondensor di bagian bawah destilator dan posisi destilator miring menghasilkan kenaikan efisiensi

yang cukup baik

sehingga dapat

menghasilkan air destilasi sebanyak 5,1 kg/(m2.hari). Posisi alat destilasi


13

yang miring menyebabkan terjadinya sirkulasi alami udara yang mendorong uap air ke kondensor di bagian bawah. Pada alat destilasi dengan posisi miring berpindahnya uap air disebabkan oleh beda tekanan destilastor dengan kondensor dan sirkulasi alami (Fath, 2004). Penelitian secara teoritis dan eksperimental

menggunakan

kondensor

pasif

di

bagian

belakang

menghasilkan kenaikan efisiensi sebesar 48% sampai 70% jika kondensor mengalami pendinginan (El-Bahi, 1999). Penelitian eksperimental pada destilasi air energi surya vertikal di Aljasair menghasilkan air destilasi sebanyak 0,275 sampai 1,31 L/m2.hari dengan radiasi surya bervariasi antara 8,42 sampai 14,71 MJ/hari. Efisiensi yang dihasilkan bervariasi antara 7,85 sampai 21,19% (Boukar, 2005). Penelitian pada sebuah alat destilasi air energi surya vertikal jenis tak langsung di Aljasair dapat menghasilkan air destilasi antara 0,863 sampai 1,323 L/m2.hari dan efisiensi antara 47,69% sampai 57,85% dengan energi surya antara 19,15 sampai 26,08 MJ/m2.hari (Boukar, 2006). Penambahan kondensor pasif tanpa energy recovery dapat meningkatkan efisiensi dari 70% (tanpa kondensor pasif) menjadi 75% (dengan kondensor pasif). Kemiringan kaca yang digunakan 4o dan hasil air destilasi sebesar 7 L/m2.hari (El-Bahi, 1999). Penelitian secara eksperimental alat destilasi air energi surya vertikal tanpa energy recovery di Aljasair menghailkan air destilasi sebanyak 0,5 sampai 2,3 kg/m2.hari (Boukar, 2004).


BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat Penelitian Alat destilasi air tenaga surya yang dibuat berjumlah 2 alat, seperti yang ditunjukan pada gambar 3a, gambar 3b dan gambar 4. Terdapat bagianbagian penting pada alat destilasi tenaga surya yaitu bak destilator, kondesnor pasif, dan idikator ketinggian air dalam bak destilator. Karena fungsi dari alat destilasi konvensional adalah sebagai pembanding, maka ukuran bak destilator dibuat sama. Bahan yang digunakan untuk membuat bak destilator adalah kayu dengan ketebalan 2 cm yang dilapisi dengan logam seng dengan ketebalan 0,03 cm, panjang (P) = 118 cm, lebar (L) = 78 dan tinggi (T) = 6 cm. kondensor pasif juga terbuat dari kayu dengan ketebalan 2 cm yang dilapisi dengan logam seng dengan ketebalan 0,03 cm, panjang (P) = 118 cm, lebar (L) = 9 cm, dan tinggi (T) = 100 cm. Untuk pengaturan ketinggian air di dalam kotak destilator digunakan tempat air minum ayam, dikarenakan tempat air minum ayam dapat konstan untuk mempertahankan ketinggian air dalam bak destilator dengan laju aliran air yang rendah.

14


15

Gambar 3a. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery kondensor pasif.

Gambar 3b. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery kondensor pasif tampak samping.


16

Terdapat komponen komponen utama alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery berkondensor pasif seperti terlihat pada Gambar 3a dan Gambar 3b yaitu (1) bak air, (2) saluran air hasil destilasi, (3) kaca penutup, (4) kotak destilator, (5) air terkontaminasi, (6) kondensor pasif, (7) bagian energy recovery, (8) bak air terkontaminasi, (9) dinding pengembun, (10) saluran uap dari destilator ke kondensor pasif, (11) bahan porus (kain), (12) saluran air hasil destilasi kondensor pasif, (13) saluran air yang tidak menguap, (14) rangka pendukung, (15) reflektor.

Gambar 4. Komponen alat destilasi energi surya konvensional standar Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya konvensional standar terlihat seperti pada gambar 4 yaitu (1) bak air, (2)


17

saluran air hasil destilasi,(3) kaca penutup, (4) kotak destilator, (5) air terkontaminasi, (6) sumber air terkontaminasi, (7) rangka pendukung

3.2 Variabel yang Divariasikan Pada penelitian ini terdapat beberapa jenis variasi yang dilakukan sebagai berikut: 1. Jumlah massa air dalam bak destilator dengan metode kapilaritas dan dalam bak alat destilasi energi surya konvensional standar, 2. Variasi ketingian air dalam bak destilasi yakni 1 cm dan 0,5 cm, 3. Penggunaan reflektor pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas, 4. Penggunaan pendingin kaca pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas.

3.3 Parameter yang Diukur Pada penelitian ini beberapa parameter yang diukur diantaranya sebagai berikut 1. Temperatur air di dalam bak (Tw) 2. Temperatur kaca pada bak (Tc) 3. Temperatur air yang masuk ke dalam bak 4. Temperatur kain pada kondensor pasif 5. Temperatur air pendingin kaca 6. Temperatur udara sekitar


18

7. Kelembapan udara sekitar (RH) 8. Energi Surya yang datang (G) 9. Debit air hasil destilasi pada destilator (md1) 10. Debit air hasil destilasi pada kondensor pasif dan bagian energy recovery (md2, md3) 11. Lama waktu pengambilan data (t)

3.4 Langkah Penelitian Langkah penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut 1. Pada penelitian ini diawali dengan pembuatan alat seperti pada gambar 3a, gambar 3b dan gambar 4, 2. Kedua alat tersebut dijemur di bawah sinar matahari secara langsung, 3. Pengambilan data dilakukan dengan 2 (dua) cara, yaitu minggu pertama pengambilan data dilakukan secara manual dan minggu kedua pengambilan data dilakukan dengan bantuan sensor, 4. Pada saat pengambilan data dengan cara manual, setiap 2 jam alat dicek dan dicatat data pertambahan debit hasil destilasi. Pencatatan debit hasil destilasi dilakukan selama 10 jam, mulai dari jam 07:00 sampai jam 17:00 untuk setiap variasinya. Setiap variasi membutuhkan waktu 1 hari untuk pengambilan data, 5. Data yang dicatat saat pengambilan data secara manual adalah debit air hasil destilasi dan intensitas cahaya matahari,


19

6. Pada saat pengambilan data dengan menggunakan sensor, data dicatat oleh sensor kurang lebih setiap 11 detik sekali selama 10 jam, dimulai dari jam 07:00 sampai jam 17:00 untuk setiap variasinya, 7. Data yang dicatat saat pengambilan data dengan menggunakan sensor adalah temperatur udara sekitar, temperatur air yang masuk ke dalam bak destilasi, temperatur air di dalam bak destilasi, tempetarur air pendingin kaca, temperatur kaca pada bak destilasi, kelembapan udara sekitar, debit air hasil destilasi dan lama waktu pencatatan data, 8. Sebelum melanjutkan pengambilan data pada hari berikutnya dengan variasi yang berbeda, kondisi alat destilasi harus diperiksa untuk memastikan kesiapan alat termasuk memastikan ketinggian air saat awal pengambilan data. Hal ini dilakukan agar meminimalisir masalah-masalah yang akan terjadi yang membuat terjadinya kegagalan saat pengambilan data..

3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data 1. Pyranometer Pyranometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya pengaruh radiasi cahaya matahari dengan satuan

dan juga alat ini

berfungsi untuk mengkalibrasi radiasi cahaya matahari yang diterima oleh solarmeter agar hasil data yang didapat oleh solarmeter sama dengan hasil data yang didapat piranometer. 2. Solarmeter


20

Solarmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya matahari yang datang. 3. Hygrometer Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelembapan udara disekitar alat destilasi dan untuk mengkalibrasi data yang didapat oleh alat destilasi. 4. Dallas Semiconductor Temperature Sensor (TDS) Dallas semiconductor temperature sensor (TDS) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur temperatur pada alat destilasi. 5. Microcontroller Arduino Microcontroller arduino merupakan aplikasi softwere yang digunakan untuk membantu dan memudahkan pembacaan data hasil penelitian destilasi energi surya. 6. E-Tape E-Tape merupakan alat yang digunakan untuk membaca dan mengetahui ketinggian air hasil destilasi.

3.7 Analisis Data Pengolahan dan analisis data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai dengan (7). Analisis akan dilakukan dengan membuat grafik efesiensi alat destilasi.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian Berikut ini adalah data hasil penelitian dari alat destilasi air tenaga surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas yang divariasikan menjadi 5 variasi, yaitu 1. Ketinggian air dalam bak

1 cm, menggunakan pendingin kaca dan

menggunakan reflektor. 2. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan Reflektor. 3. Ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan pendingin kaca. 4. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, hanya menggunakan reflektor. 5. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor. Secara lengkap data hasil dari penelitian tersebut dapat dilihat secara berurutan pada tabel 1 sampai dengan tabel 10 dengan Tc

= Temperatur kaca penutup alat destilasi energi surya.

Tw

= Temperatur air di dalam bak dan di dalam kondensor pasif alat destilasi energi surya.

Pc

= Tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup alat destilasi energi surya.

21


Pw

= Tekanan parsial uap air pada temperatur air di dalam bak dan di dalam kondensor pasif alat destilasi energi surya. = Massa air hasil destilasi.

Hfg

= Panas laten air. = Massa uap air total. = Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan. = Bagian energi surya yang digunakan untuk konveksi.

G

22

= Rata-rata energi surya yang ditangkap oleh alat destilasi air energi surya.


Tabel 1. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, dan hanya menggunakan pendingin kaca pada hari pertama Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 24 Oktober 2015 jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC

TW

G

Pc

Pw

hfg

qkonv

quap

mg

md

η teoritis

η aktual

(°C)

(°C)

(W/m2)

(Pa)

(Pa)

(kJ/kg)

(kW/m2)

(kW/m2)

(kg/jam.m2)

(kg)

(%)

(%)

0.009 0.042 0.259 0.328 0.323 0.354 0.231 0.101 0.190 0.105

0.00 0.01 0.20 0.29 0.60 0.76 0.52 0.36 0.24 0.11 3.11

0.17 5.77 28.07 30.16 27.68 30.94 30.74 14.33 49.61 74.29

0.00 1.78 22.15 26.72 51.74 66.05 69.29 51.46 62.69 81.21 41.30

32.93 33.80 365.89 41.77 39.79 522.94 51.23 45.15 667.07 55.22 48.72 782.23 57.28 51.24 839.11 58.93 52.72 820.26 54.76 49.81 540.32 52.09 49.31 506.06 45.75 40.01 277.81 39.51 34.89 102.75 Rata-rata G 542.445

3213.8 7805.6 15074.0 18861.9 20999.1 22787.6 18406.7 15848.6 10568.3 6430.4

3570.35 2421.11 0.0008 0.006 6589.83 2406.74 0.0026 0.026 10122.68 2393.80 0.0124 0.164 12905.34 2385.15 0.0138 0.206 15081.67 2379.02 0.0127 0.203 16441.57 2375.41 0.0134 0.222 13828.11 2382.49 0.0096 0.145 13401.70 2383.71 0.0044 0.063 6720.33 2406.21 0.0111 0.121 4047.41 2418.50 0.0080 0.067 Hasil Destilasi dan Rata-rata Efisiensi

82.87

23


Tabel 2. Data pada Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor pada hari kedua

jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC

TW

(°C) (°C) 31.23 37.60 47.56 45.37 59.12 50.70 64.05 54.65 64.73 55.12 61.12 52.23 63.37 56.82 59.43 52.55 53.09 44.10 46.61 39.24 Rata-rata G

Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 25 Oktober 2015 G Pc Pw hfg qkonv quap mg md 2

(W/m ) 381.07 587.00 751.30 839.27 777.17 638.32 747.40 555.37 314.05 139.21 573.016

(Pa) 2574.8 11960.2 22993.6 28807.4 29660.3 25269.3 27964.2 23335.6 16788.9 11218.7

2

2

2

(Pa) (kJ/kg) (kW/m ) (kW/m ) (kg/jam.m ) 5376.10 2411.99 0.012 0.085857 0.13482 10283.30 2393.27 0.003 0.039068 0.06183 14603.40 2380.33 0.020 0.322544 0.51322 18301.32 2370.69 0.024 0.430560 0.68788 18770.58 2369.54 0.024 0.451103 0.72105 15984.69 2376.60 0.022 0.367386 0.58549 20511.82 2365.39 0.015 0.272562 0.43643 16279.99 2375.83 0.015 0.255537 0.40737 9365.52 2396.35 0.021 0.280153 0.44279 6272.55 2408.06 0.015 0.168347 0.26478 Hasil Destilasi dan Rata-rata Efisiensi

(kg) 0.00 0.00 0.58 0.82 0.66 0.33 0.25 0.69 0.58 0.25 4.16

η teoritis

η aktual

(%)

(%) 0.00 0.17 55.24 69.53 60.29 37.45 24.27 89.21 134.10 131.57 52.19

25.75 7.61 49.07 58.64 66.35 65.79 41.69 52.60 101.97 138.23 53.36

24


Tabel 3. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan reflektor hari ketiga jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC (°C)

TW

Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 26 Oktober 2015 quap mg G Pc Pw hfg qkonv 2

(°C)

(W/m )

(Pa)

31.35 29.80 47.50 43.15 59.95 54.95 65.65 60.13 66.99 61.12 65.82 61.41 61.87 56.58 58.19 54.08 51.73 44.05 47.23 39.93 Rata-rata G

370.35 569.99 718.88 823.43 840.54 738.81 573.58 467.38 248.98 178.93 553.088

2617.3 11917.0 23930.2 30827.8 32591.2 31051.7 26151.8 21977.0 15519.5 11701.0

(Pa)

2

2

2

(kJ/kg) (kW/m ) (kW/m ) (kg/jam.m )


0.01500 0.14684 0.28084 0.37869 0.42621 0.28749 0.32007 0.20731 0.34836 0.26957

md

η teoritis

η aktual

(kg)

(%)

(%)

0.00 0.00 0.27 0.61 0.55 0.63 0.59 0.50 0.38 0.05 3.59

2.97 18.65 27.94 32.72 36.04 27.65 39.85 31.75 101.19 109.41 34.74

0.00 0.06 27.35 52.49 46.71 60.41 73.10 77.26 111.35 20.46 46.52

25


Tabel 4. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari keempat

jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC

TW

(°C) (°C) 31.68 30.27 44.15 40.30 52.18 48.74 58.32 53.72 57.51 54.10 57.79 55.08 55.54 53.80 50.51 46.36 43.73 36.45 39.29 33.09 Rata-rata G

Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 28 Oktober 2015 hfg mg G Pc Pw qkonv quap md 2

(W/m ) 355.16 578.74 694.76 841.37 755.70 776.27 637.19 429.43 194.76 99.39 536.277

(Pa) 2737.2 9404.2 15935.3 22114.9 21240.1 21539.1 19190.8 14433.2 9108.4 6299.4

2

2

2


(kg) 0.00 0.01 0.26 0.51 0.54 0.46 0.51 0.43 0.10 0.08 2.89

η teoritis

η aktual

(%)

(%) 0.00 1.52 26.74 43.09 50.81 42.63 57.61 72.37 36.11 55.83 38.84

2.82 13.54 13.79 20.39 15.14 11.08 7.07 26.51 84.30 106.56 18.34

26


Tabel 5. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor pada hari kelima

jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC

TW

(°C) (°C) 29.67 29.46 38.53 38.90 49.06 50.11 55.61 54.30 55.74 52.84 55.00 51.54 49.20 44.73 44.44 40.28 41.28 38.06 38.62 34.61 Rata-rata G

Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 29 Oktober 2015 quap mg G Pc Pw hfg qkonv md 2

(W/m ) 317.58 536.58 735.54 838.35 725.61 733.56 314.16 191.15 164.01 82.30 463.882

(Pa) 2057.7 5875.3 13185.0 19264.5 19397.6 18650.4 13306.3 9611.2 7496.9 5922.2

2

2

2


(kg) 0.00 0.01 0.26 0.44 0.56 0.53 0.45 0.11 0.02 0.05 2.44

η teoritis

η aktual

(%) 0.22 0.54 2.61 3.70 12.06 14.58 37.67 45.79 33.16 73.77 12.28

(%) 0.00 1.35 25.59 37.33 55.46 51.83 104.21 43.44 8.87 47.77 38.0.1

27


Tabel 6. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari pertama jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC (°C)

TW

G

Pc 2

(°C)

(W/m )

(Pa)

34.78 30.56 41.40 42.06 48.92 56.01 55.34 66.72 58.58 68.81 56.97 67.63 53.77 66.40 50.22 64.02 43.13 57.22 37.84 49.58 Rata-rata G

365.89 522.94 667.07 782.23 839.11 820.26 540.32 506.06 277.81 102.75 542.44

3999.9 7568.9 13070.6 18990.7 22401.5 20670.4 17441.8 14177.0 8701.2 5502.1

Konvensional 24 Oktober 2015 quap Pw hfg qkonv (Pa)

2

mg 2

2



0.06450 0.00964 0.36182 0.91327 0.85840 0.86981 1.02029 1.04531 0.83529 0.49451

md

η teoritis

η aktual

(kg)

(%)

(%)

0.00 0.03 0.07 0.20 0.29 0.19 0.45 0.20 0.39 0.19 2.01

12.92 1.34 38.75 82.49 72.12 74.85 133.46 146.35 214.56 346.14 94.65

0.00 4.55 7.84 18.49 24.35 15.95 58.80 28.18 99.33 133.22 29.44

28


Tabel 7. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari kedua jam ke-

TC

TW

(°C) (°C) 1 35.05 29.01 2 42.89 44.74 3 51.34 61.86 4 54.67 66.52 5 53.94 64.18 6 49.70 60.86 7 54.58 67.85 8 49.68 63.23 9 45.61 57.75 10 40.04 51.25 Rata-rata G

G

Pc 2

(W/m ) 381.07 587.00 751.30 839.27 777.17 638.32 747.40 555.37 314.05 139.21 573.02

(Pa) 4119.3 8539.4 15172.5 18315.0 17606.4 13732.4 18229.4 13713.9 10459.2 6737.4

Konvensional 25 Oktober 2015 quap Pw hfg qkonv 2

mg 2

2


md

η teoritis

η aktual

(kg) 0.00 0.00 0.06 0.26 0.20 0.27 0.22 0.31 0.43 0.27 2.03

(%) 18.99 5.14 67.32 80.22 67.83 82.06 106.74 127.35 164.46 262.30 92.05

(%) 0.00 0.01 6.14 21.70 18.52 30.10 20.90 39.57 98.09 136.96 28.04

29


Tabel 8. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari ketiga jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC (°C)

TW

G

Pc 2

(°C)

(W/m )

(Pa)

34.55 33.04 44.04 47.76 52.23 65.10 54.53 66.98 55.14 72.22 54.98 70.79 52.40 68.15 50.07 64.64 43.66 57.53 37.68 50.00 Ratarata G

370.35 569.99 718.88 823.43 840.54 738.81 573.58 467.38 248.98 178.93 553.087

3896.7 9325.2 15980.9 18181.0 18784.6 18629.5 16138.1 14049.3 9059.6 5415.8


2

mg 2

2



0.01784 0.11708 1.00151 1.02319 1.71703 1.50880 1.38492 1.13315 0.83204 0.53113

md

η teoritis

η aktual

(kg)

(%)

(%)

0.00 0.00 0.06 0.27 0.33 0.40 0.43 0.41 0.32 0.14 2.36

3.52 14.80 98.60 87.77 143.48 143.66 170.33 171.67 238.38 213.39 132.43

0.00 0.19 5.94 22.90 27.45 38.51 53.43 61.41 91.62 56.73 33.76

30


Tabel 9. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari keempat jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC (°C)

TW

G

Pc 2

Konvensional 28 Oktober 2015 quap Pw hfg qkonv

(°C)

(W/m )

(Pa)

(Pa)

36.08 34.20 44.88 47.44 49.59 56.91 55.86 67.42 57.42 71.75 57.01 71.31 56.15 70.00 49.84 65.17 40.30 55.53 35.73 47.44 Rata-rata G

355.16 578.74 694.76 841.37 755.70 776.27 637.19 429.43 194.76 99.39

4607.7 9922.1 13640.6 19517.6 21149.1 20712.3 19813.5 13852.5 6890.6 4438.5

3743.52 11865.84 20608.11 33150.55 39196.16 38572.01 36693.72 30220.77 19183.57 11867.39

536.27

md

η teoritis

η aktual


(kg)

(%)

(%)

2420.14 2388.26 2365.16 2339.29 2328.54 2329.61 2332.88 2344.84 2368.54 2388.26

0.00 0.01 0.12 0.19 0.30 0.37 0.36 0.48 0.32 0.17

5.41 8.96 39.96 79.74 129.10 123.97 140.12 201.16 311.21 322.10

0.00 0.63 12.24 16.26 27.90 33.09 39.91 79.88 117.13 122.56

2.32

117.62

34.18

2

0.002 0.004 0.016 0.032 0.044 0.044 0.041 0.046 0.043 0.029

mg 2

0.017690 0.047754 0.255518 0.617532 0.897981 0.885751 0.821782 0.795083 0.557867 0.294644

Hasil Destilasi dan Rata-rata Efisiensi

2

0.02631 0.07198 0.38892 0.95034 1.38831 1.36877 1.26814 1.22068 0.84792 0.44414

31


Tabel 10. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm pada hari kelima jam ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC (°C)

TW

G

Pc 2

(°C)

(W/m )

(Pa)

34.95 33.41 41.06 45.85 49.17 62.72 49.25 66.03 46.87 69.55 46.60 72.12 42.87 63.92 39.79 56.19 38.38 50.60 34.96 46.02 Rata-rata G

317.58 536.58 735.54 838.35 725.61 733.56 314.16 191.15 164.01 82.30 463.88

4077.0 7357.5 13285.2 13346.8 11415.8 11207.5 8526.7 6591.6 5790.5 4082.1


2

mg 2

2



0.01897 0.14703 0.97961 1.38653 2.12895 2.59670 1.62572 0.93892 0.54169 0.38854

md

η teoritis

η aktual

(kg)

(%)

(%)

0.00 0.00 0.08 0.19 0.35 0.39 0.51 0.26 0.14 0.04 1.96

4.37 19.78 94.49 116.93 206.67 248.67 366.70 350.89 237.30 340.78 183.67

0.00 0.01 7.93 16.21 33.57 37.20 114.59 97.48 59.85 37.83 33.44

32


33

4.2 Hasil Penelitian Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian pada jam ke-5 hari pertama pada alat destilasi air energi surya. 1. Perhitungan hasil data alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca (tabel 1). Menghitung

pada destilator, diketahui:

Tc pada jam kelima

= 57,28 oC

= 330,28 K

Tw pada jam kelima

= 51,24 oC

= 324,24 K

Pc pada jam kelima

= 20999,1 Pa

Pw pada jam kelima

= 15081,67 Pa

pada jam kelima

= 0,60471 kg

pada jam kelima

= 2379,02 kJ/kg

G pada jam kelima

= 839,11 watt /m2

Ac pada alat destilasi

= 0,9204 m2

Volume destilator

= 1,932 m3

Volume kondensor pasif

= 1,062 m3

Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi (pers. 7) : ⁄

[

* ( 0,01275 kW/m2

]

(

+

⁄


34

Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.6) : (

) (

0,2031

)

⁄

Massa uap air pada jam kelima pada kotak destilator dapat dihitung dengan persamaan:

0,307

⁄

Massa uap air pada jam kelima pada kondensor pasif (pers. 1) :

= = 0.01622

⁄

Massa uap air total pada jam kelima dapat dihitung pengan persamaan: = = = 0.32344

⁄


35

Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas (pers. 5) : ∫

∫

51,74 % Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas disajikan selengkapnya pada tabel 1 sampai tabel 5. 2. Perhitungan hasil data alat destilasi energi surya konvensional dengan variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm (Tabel 6). Diketahui: Tc pada jam kelima

= 58,58 oC

= 331,58 K

Tw pada jam kelima

= 68,81 oC

= 341,81 K

Pc pada jam kelima

= 22401,5 Pa

Pw pada jam kelima

= 35047,44 Pa

pada jam kelima

= 0,29 kg

pada jam kelima

= 2335,82 kJ/kg


G pada jam kelima

= 839,11 watt /

Ac pada alat destilasi

= 0,9204 m2

36

Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi (pers. 7) : ⁄

[

]

(

*

+

⁄

( 0,028

⁄

Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.6) : (

) (

0.5569

)

⁄

Massa uap air pada jam kelima pada alat destilasi dapat dihitung dengan persamaan:

0,8584

⁄

Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya konvensional (pers. 5) :


37

∫

∫

24,35 % Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya konvensional disajikan selengkapnya pada tabel 6 sampai tabel 10. 4.3 Pembahasan Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan dibagi dengan luasan alat destilasi air energi surya dikalikan dengan radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi aktual adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan antara massa air hasil destilasi dalam proses penguapan dikalikan dengan panas laten air kemudian dibagi dengan luasan bak destilator dikalikan dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Hasil dari efisiensi semua variasi dan efisiensi masing masing alat destilasi akan dilakukan pembahasan dari gambar 5 sampai dengan gambar 9.

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

38

700 600 500 400 300 200 100

G watt/m2

η Teoritis (%)


0 ketinggian air ketinggian air ketinggian air ketinggian air ketinggian air 0,5 cm, 0,5 cm, tanpa 0,5 cm, 0,5 cm, 1 cm, menggunakan pendingin menggunakanmenggunakanmenggunakan pendingin kaca dan reflektor reflektor dan reflektor dan kaca reflektor pendingin pendingin kaca kaca

alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas

konvensional

G

Gambar 5. Grafik efisiensi teoritis rata-rata pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi konvensional. Pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 dan hanya menggunakan pendingin kaca menghasilkan efisiensi teoritis rata-rata sebesar 28,72 % dengan energi surya yang datang sebesar 542.44 watt/

.

Pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak destilator 0,5 menghasilkan efisiensi teoritis lebih tinggi dari pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery yaitu sebesar 94,65 %. Pada variasi kedua, ketiga, keempat, dan kelimapun terjadi hal yang sama, dimana efisiensi teoritis rata-rata alat destilasi konvensional lebih tinggi dari pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery. Faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya efisiensi teoritis adalah energi surya yang


39

datang pada saat pengambilan data dan massa uap air. Penyebab lebih rendahnya alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery dikarenakan massa uap air yang bekerja terbagi ke dalam dua bagian, yaitu massa uap air pada bagian bak destilator dan sebagian uap air mengalir ke dalam kondensor pasif. Pada alat destilasi konvensional massa uap air hanya bekerja pada bak destilator sehingga massa uap air tinggi dan mengakibatkan efisiensi teoritis tinggi.

Pada alat destilasi konvensional sedikit terjadi

masalah dimana ketinggian air dalam bak destilasi seringkali berubah-ubah (tidak setabil). Hal ini jugalah yang mempengaruhi tingginya efisiensi teoritis pada alat destilasi konvensional dibandingkan dengan alat destilasi menggunakan energy recovery. Pada grafik (Gambar 5) menunjukkan bahwa rata-rata efisiensi teoritis paling besar pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas terjadi pada variasi kedua yaitu saat variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor yaitu sebesar 53,36 % dengan energi surya yang datang sebesar 573,016 watt/

. Faktor utama yang mempengaruhi tingginya

efisiensi teoritis tersebut adalah energi surya yang datang paling besar dari pada saat variasi lain dilakukan penelitian. Faktor lain adalah ketinggian air dalam bak destilator dimana dapat dilihat pada variasi kelima saat ketinggian air 1 cm, efisiensi teoritis yang dihasilkan sangatlah rendah yaitu sebesar 12,28 % dibandingkan dengan saat variasi pertama sampai keempat saat


40

ketinggian air 0,5 cm yaitu sebesar: variasi pertama 28,72 %, variasi kedua 53,36 %, variasi ketiga 34,74 %, variasi keempat 18,34 %. Pada alat destilasi konvensional sebenarnya hanya memiliki dua variasi ketinggian air dalam bak yaitu 0,5 cm dan 1 cm, pada variasi pertama sampai keempat memiliki variasi ketinggian air dalam bak yang sama yaitu 0,5 cm dan pada variasi kelima ketinggian air dalam bak 1 cm. tujuan utama dilakukan penelitian alat destilasi konvensional adalah dijadikan pembanding. Sehingga ketinggian air dalam bak alat destilasi konvensional mengikuti ketinggian air dalam bak alat destilasi menggunakan energy recovery. Pada alat destilasi konvensional variasi pertama sampai keempat memiliki variasi ketinggian air yang sama yaitu 0.5 cm namun efisiensi teoritis yang dihasilkan berbeda-beda. Efisiensi teoritis terendah saat variasi kedua yaitu sebesar 92,05 % dengan energi surya yang datang sebesar 573,01 watt/ dan efisiensi teoritis tertinggi pada saat variasi ketiga yaitu sebesar 132,43 % dengan energi surya yang datang sebesar 553,088 watt/

. Efisiensi teoritis

tertinggi pada saat variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm masih kalah tinggi dengan efisiensi teoritis saat ketinggian air dalam bak 1 cm yaitu sebesar 183,67% dengan energi surya yang datang sebesar 463,882 watt/

.

Efisiensi mencapai lebih dari 100 % dikarenakan bak air destilator kering sehingga menyebabkan temperatur tinggi. Temperatur tinggi menyebabkan tekanan parsial uap air pada temperatur kaca dan tekanan parsial uap air pada temperatur air tinggi karena sifat dalam mencari tekanan parsial adalah kuadratik.


41

Perbedaan hasil efisiensi teoritis dengan variasi ketinggian air yang sama dan lebih tingginya efisiensi teoritis pada saat ketinggian air dalam bak 1 cm dari pada saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm disebabkan oleh perbedaan energi surya yang datang saat pengambilan data. Faktor lain yang sangat mempengaruhi efisiensi teoritis alat destilasi konvensional adalah terjadinya ketidakstabilan ketinggian air dalam bak destilasi yaitu seringkali air di dalam bak destilasi mengalami kenaikan ataupun penurunan ketinggian dan harus di atur kebali agar ketinggian air sesuai dengan yang diinginkan. Hal inilah yang mempengaruhi besarnya efisiensi teoritis pada variasi kelima. Walaupun energi surya yang datang itu rendah, ketidakstabilan ketinggian air dalam bak

60

700

50

600 500

40

400

30

300

20

G watt/m2

η aktual (%)

destilasi itulah yang berpengaruh besar terjadinya efisiensi yang tinggi.

200

10

100

0

0 ketinggian air ketinggian air ketinggian air ketinggian air ketinggian air 0,5 cm, 0,5 cm, tanpa 0,5 cm, 0,5 cm, 1 cm, menggunakan pendingin menggunakanmenggunakanmenggunakan pendingin kaca dan reflektor reflektor dan reflektor dan kaca reflektor pendingin pendingin kaca kaca


konvensional

G

Gambar 6. Grafik efisiensi aktual rata-rata pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi konvensional.


42

Pada gambar 6 menunjukan rata-rata efisiensi aktual pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery maupun efisiensi aktual alat destilasi konvensional dengan kelima variasinya. Pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 dan hanya menggunakan pendingin kaca menghasilkan efisiensi aktual rata-rata sebesar 41,30 % dengan energi surya yang datang sebesar 542.44 watt/

Pada alat destilasi konvensional

dengan ketinggian air dalam bak destilator 0,5 menghasilkan efisiensi aktual lebih rendah dari pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery yaitu sebesar 29,44 %. Pada variasi kedua, ketiga, keempat, dan kelimapun terjadi hal yang sama, dimana efisiensi aktual rata-rata pada alat destilasi menggunakan energy recovery lebih tinggi dari pada alat destilasi kovensional. Salah satu faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya efisiensi aktual dipengaruhi energi surya yang datang. Semakin besar energi surya yang datang saat pengambilan data, semakin tinggi hasil air yang terdestilasi sehingga efisiensi aktual semakin tinggi pula. Rata-rata efisiensi aktual alat destilasi menggunakan energy recovery lebih tinggi dari pada alat destilasi konvensional dikarenakan debit air hasil destilasi yang dihasilkan oleh alat destilasi energy recovery lebih banyak dari pada konvensional. Efisiensi aktual sangat bergantung dari jumlah debit yang dihasilkan. Pada gambar 6 juga menunjukan rata-rata efisiensi aktual terbesar dari kelima variasi pada alat destilasi menggunakan energy recovery adalah pada saat variasi kedua yaitu pada saat variasi ketinggian air dalam bak destilator


43

0.5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor. Variasi tersebut menghasilkan efisiesnsi sebesar 52,19 % dengan energi surya yang datang sebesar 573,016 watt/

. Paling rendah ditunjukan saat variasi

kelima yaitu sebesar 38,01 % dengan energi surya yang datang sebesar 463,88 watt/

Faktor utama yang mempengaruhi tingginya efisiensi aktual

tersebut adalah energi surya yang datang pada saat dilakukannya penelitian variasi kedua paling besar dari pada saat variasi lain. Faktor lain adalah ketinggian air dalam bak destilator dimana dapat dilihat pada variasi kelima saat ketinggian air 1 cm, efisiensi aktual yang dihasilkan sangatlah rendah. Pada alat destilasi konvensional yang memiliki variasi ketinggian air yang sama dari variasi pertama sampai keempat yaitu 0,5 cm dan pada variasi kelima ketinggian air dalam bak 1 cm. Dapat dilihat pada alat destilasi konvensional variasi pertama sampai keempat memiliki variasi ketinggian air yang sama yaitu 0.5 cm namun efisiensi aktual yang dihasilkan berbeda-beda. Pada saat dilakukan penelitian variasi kedua, energi surya yang datang adalah paling besar dari pada saat dilakukan penelitian variasi yang lainnya, namun efisiensi aktual rata-rata yang diperoleh alat destilasi variasi kedua menunjukan paling rendah dari pada variasi lainnya. Hal ini menunjukan bahwa bukan hanya faktor energi surya yang datang yang mempengaruhi efisiensi aktual, tetapi ketinggian air dalam bak dan masalah pada alat destilasi konvensional itu sendiri yaitu ketidakstabilannya air di dalam bak destilator itu juga faktor yang mempengaruhi efisisiensi aktual.


44

4,50 4,00 3,50

massa (kg)

3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

variasi ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca

Gambar 7. Grafik

(hasil air yang terdestilasi) dari kelima variasi selama

10 jam pengambilan data pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. Pada gambar 7 menunjukan hasil air yang diperoleh dari alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. Air yang terdestilasi pada saat variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca adalah 3,11 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar 542,44 watt/

. Pada saat variasi ketinggian air dalam

bak 0,5 cm, tanpa menggunakan pendingin kaca dan tanpa menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 4,16 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar 573,01 watt/

Pada saat variasi ketinggian air

dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan reflektor menghasilkan air


45

destilasi sebesar 3,59 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar 553,08 watt/

Pada variasi selanjutnya yaitu saat ketinggian air dalam bak

0,5 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 2,89 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar 534,27 watt/

dan ketika variasi ketinggian air dalam bak 1

cm, mengguakan pendingin kaca dan menggunakan refektor menghasilkan air destilasi sebesar 2,44 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar 463,88 watt/ Dari kelima variasi yang telah dilakukan penelitian, variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm tanpa menggunakan pendingin kaca dan tanpa menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi paling tinggi dari pada variasi yang lainnya, dikarenakan pada saat variasi kedua dilakukan penelitian pada saat itu rata-rata energi surya yang datang paling tinggi dari pada saat variasi yang lainnya dilakukan penelitian. Efisiensi air yang terdestilasi setiap satu kilogramnya juga menunjukan bahwa variasi kedua paling tinggi karena setiap satu kilogramnya hanya menggunakan energi sekitar 24 % dari rata-rata energi surya yang datang.


46

4,5 4,0 3,5

md (kg)

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca

ketinggian air ketinggian air ketinggian air ketinggian air 1 0,5 cm, tanpa 0,5 cm, 0,5 cm, cm, pendingin kaca menggunakan menggunakan menggunakan dan reflektor reflektor reflektor dan reflektor dan pendingin kaca pendingin kaca


Gambar 8. Grafik perbandingan antara

konvensional

(massa air yang terdestilasi) pada

alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan

( massa air yang terdestilasi) pada

alat destilasi konvensional selama 10 jam pengambilan data. Pada gambar 8 menunjukan perbandingan hasil air yang diperoleh selama 10 jam antara alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas

dengan

alat

destilasi

konvensional.

Pada

alat

destilasi

menggunakan energy recovery saat variasi pertama yaitu ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca, air yang terdestilasi sebesar 3,11 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan variasi ketinggian air 0,5 cm menghasilkan air destilasi lebih rendah yaitu sebesar 2,01 kg. Pada variasi kedua pada alat destilasi menggunakan energy recovery dengan ketingian air dalam bak 0,5 cm, tidak menggunakan


47

pendingin kaca maupun reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 4,16 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm hanya sebesar 2,03 kg. Saat variasi ketiga pada alat destilasi menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, dan hanya menggunakan reflektor, menghasilkan air destilasi sebesar 3,59 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak 0,5 menghasilkan air destilasi sebesar 2,36 kg. Variasi keempat pada alat destilasi menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 2,89 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menghasilkan air destilasi sebesar 2,32 kg. Variasi kelima pada alat destilasi menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak sebesar 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 2,44 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak 1 cm hanya mampu menghasilkan air destilasi sebesar 1,96 kg. Perbandingan hasil air yang diperoleh selama 10 jam alat bekerja antara alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi konvensional dari semua variasi menunjukan bahwa alat destilasi menggunakan energy recovery menghasilkan air destilasi lebih tinggi dari pada alat destilasi konvensional.


48

4,5 4,0

massa (kg)

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 ketinggian air ketinggian air ketinggian air 0,5 cm, 0,5 cm, tanpa 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca menggunakan pendingin kaca dan reflektor reflektor masa uap air destilasi

ketinggian air ketinggian air 1 0,5 cm, cm, menggunakan menggunakan reflektor dan reflektor dan pendingin kaca pendingin kaca

masa air destilasi

Gambar 9. Grafik perbandingan antara massa uap air destilasi (

) dengan

massa air yang terdestilasi ( Pada gambar 9 menunjukan perbandingan antara masa uap air destilasi dengan massa air yang terdestilasi pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery. Variasi pertama saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca, masa uap air yang dihasilkan sebesar 1,94

⁄

dan massa air yang terdestilasi sebesar

3,11 kg. Pada variasi kedua saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor, masa uap air yang dihasilkan sebesar 4,25

⁄

dan massa air yang terdestilasi

sebesar 4,16 kg. Pada variasi ketiga saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 2,68


⁄

49

dan massa air yang terdestilasi sebesar 3,59 kg. Variasi keempat

memiliki ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menggunakan pendinggin kaca dan menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 1,36 ⁄

dan massa air yang terdestilasi sebesar 2,89 kg. Pada variasi

kelima dengan ketinggian air dalam bak 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 0,78 ⁄

dan massa air hasil destilasi sebesar 2,44 kg.

Gambar 10. Letak

,

dan

pada alat destilasi air menggunakan energy recovery metode kapilaritas. (Gusti I Ketut Puja, 2014) Dari semua variasi yang telah dilakukan penelitian, menunjukan bahwa semua variasi (kecuali variasi kedua) menghasilkan massa air hasil destilasi (

lebih besar dari pada masa uap air (

). Hal ini disebabkan jumlah

massa uap air pada bagian energy recovery tidak diketahui (Gambar 10).


50

Sehingga massa uap air yang ada pada tabel 1 sampai tabel 5 dan pada gambar 9 hanya menunjukan jumlah masa uap air pada destilator ditambah dengan massa uap air pada kondensor pasif.


BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan 1. Telah berhasil dibuat alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dan alat destilasi air energi surya konvensional serta melakukan penelitian pada alat tersebut. 2. Penelitian ini memiliki dua variasi ketinggian dalam bak destilator yaitu 0,5 cm dan 1 cm. Ketinggian air dalam bak destilator sangatlah berpengaruh terhadap air yang dihasilkan. Ketinggian air 0,5 cm menghasilkan air destilasi lebih banyak dari pada ketinggian air dalam bak 1 cm. 3. Penambahan variasi pendingin kaca dan reflektor sangatlah berpengaruh terhadap air yang dihasilkan, namun air yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan saat tidak menggunakan pendingin kaca maupun reflektor. Hal ini terjadi karena energi surya yang datang saat dilakukan pengambilan data dengan variasi tidak menggunakan pendingin kaca dan reflektor lebih tinggi dibandingkan saat menggunakan pendingin kaca maupun reflektor. 4. Efisiensi yang pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas menghasilkan rata rata efisiensi aktual lebih tinggi dibandingkan efisiensi teoritis, sedangkan pada alat destilasi konvensional menghasilkan efisiensi teoritis lebih tinggi dari pada efisiensi aktual.

51


52

5.2 Saran 1. Pada penelitian lebih lanjut diharapkan mampu membuat jenis alat destilasi dengan variasi yang berbeda dan berfungsi dengan baik tanpa mengalami masalah. 2. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan sensor yang digunakan lebih baik, terutama sensor etape (pengukur hasil masa air terdestilasi) jika terkena panas berlebih tidak mengalami masalah. 3. Pada penelitian lebih lanjut, jika meneliti jenis alat yang sama diharapkan semua temperatur yang diperlukan dalam perhitungan diketahui.


53

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed, H.M., (2012), Experimental Investigations of Solar Stills Connected to External Passive Condensers, Journal of Advanced Science and Engineering Research, 2, pp 1-11 Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya, Jakarta : Pradnaya Paramita.. Boukar M., Harmim A., (2006), Design Parameters And Preliminary Experimental Investigation Of An Indirect Vertical Solar Still, Desalination Vol. 203, pp 444-454 El-Bahi, A.; Inan, D., (1999), Analysis of a parallel double glass solar still with separate condenser, Renewable Energy, 17, 4, pp 509–521 El-Bahi, A. Inan, D., (1999), A Solar Still With Minimum Inclination, Coupled To An Outside Condenser, Desalination Vol. 123, pp 79-83 Fath, H.E.S.; Samy M. Elsherbiny, S.M., (1993), Effect of adding a passive condenser on solar still performance, Energy Conversion and Management, 34, 1, pp 63–72 Fath, H.E.S; Elsherbiny, S.M.,; Ghazy, A. (2004), A Naturally Circulated Humidifying/Dehumidifying Solar Still With A Built-In Passive Condenser, Desalination, 169, pp 129–149 Kalbasi, R., esfahani, M.,N., (2010), Multi-Effect Passive Desalination System, An Experimental Approach, World Applied Sciences Journal, Vol. 10,10, pp 1264-1271 Kunze, H. H.,(2001), A New Approach To Solar Desalination For Small- And Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41 Madhlopa, A., Johnstone, C., (2009), Numerical Study Of A Passive Solar Still With Separate Condenser, Renewable Energy, Vol. 34, pp 1668-1677 Tanaka, H., nakatake, Y., (2004), A Vertikal Multiple-Effect Diffusion-Type Solar Still Coupled With A Heat-Pipe Solar Collector, Desalination Vol. 160, pp 195-205 Tanaka, H., Nakatake, Y., (2005), Factors Influencing The Productivity Of A Multiple-Effect Diffusion-Type Solar Still Coupled With A Flat Plate Reflector, Desalination Vol. 186, pp 299-310


LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel L.1 Sifat Air dan Uap Jenuh Temperatur (oC) Tekanan Parsial (Pa) 0.01 0.006112 1 0.006566 2 0.007054 3 0.007575 4 0.008129 5 0.008719 6 0.009346 7 0.01001 8 0.01072 9 0.01147 10 0.01227 11 0.01297 12 0.01401 13 0.01497 14 0.01597 15 0.01704 16 0.01817 17 0.01938 18 0.02063 19 0.02196 20 0.02337 21 0.02486 22 0.02642 23 0.02808 24 0.02982 25 0.03166 26 0.0336 27 0.03564 28 0.03778 29 0.04004 30 0.04242 32 0.04754

Hfg (kJ/kg) 2500.8 2498.3 2495.9 2493.6 2491.3 2488.9 2486.6 2484.3 2481.9 2479.6 2477.2 2474.9 2472.5 2470.2 2467.8 2465.5 2463.1 2460.8 2458.4 2456 2453.7 2451.4 2449 2446.6 2444.2 2441.8 2439.5 2437.2 2434.8 2432.4 2430 2425.3

54


34 36 38 40 42 44 46 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0.05318 0.0594 0.06624 0.07375 0.08198 0.091 0.1009 0.1116 0.1233 0.1574 0.1992 0.2501 0.3116 0.3855 0.4736 0.578 0.7011 0.8453 1.01325

2420.5 2415.8 2411 2406.2 2401.4 2396.6 2391.8 2387 2382.1 2370.1 2357.9 2345.7 2333.3 2320.8 2308.3 2295.6 2282.8 2269.8 2256.7

Dari Wiranto Arismunandar, Teknologi Rekayasa Surya (Jakarta, 1995)

55


Lampiran 2

Gambar L.1 Alat destilasi Konvensional

Gambar L.2 Alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas

56


Gambar L.3 Alat destilasi bagian energy recovery dan kapilaritas kain

Gambar L.4 Air pendingin kaca

57


Gambar L.5 Penampung air terkontaminasi

Gambar L.6 Penunjuk ketingian air dalam bak

58


Gambar L.7 Penampung air hasil destilasi

Gambar L.8 Sensor yang digunakan

59


Gambar L.9 Sensor yang digunakan

60

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents