BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.33 Efek Penggunaan Reflektor Pada Model Silinder Bertisu Hitam
Gambar 22. Perbandingan hasil distilasi alat model Mdbr dengan model Kv Gambar 22 menunjukan perbandingan hasil distilasi alat model silinder bertisu hitam menggunakan reflektor (Mdbr) dengan model konvensional (Kv) pada variasi massa air dalam bak 6 kg. Dari hasil yang didapat, alat model Mdbr mendapatkan hasil distilasi terbaik yaitu sebesar 1290 ml. Sedangkan pada model Kv mendapatkan hasil terendah yaitu sebesar 1080 ml.
Peningkatan hasil distilasi yang terjadi pada model Mdbr didapatkan sebesar 19,44 %. Peningkatan hasil distilasi ini disebabkan penggunaan reflektor pada alat distilasi. Kedua alat distilasi yang diteliti memang menerima radiasi matahari yang sama, namun jumlah energi matahari yang diterima absorber kedua alat berbeda. Jumlah energi matahari yang diterima alat menggunakan reflektor lebih besar dibandingkan alat konvensional. Hal ini dikarenakan penggunaan reflektor pada alat distilasi mampu menambah energi panas pada absorber. Tambahan energi panas ini membuat temperatur absorber meningkat dibandingkan model konvensional. Dapat dilihat pada Tabel 13 dan Tabel 14, peningkatan temperatur absorber terbesar alat model Mdbr dibandingkan alat model Konvensional terjadi pada jam ke 1 (pertama) yaitu
1290
1080
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
6 kg
Hasil Air Distilasi (ml)
Massa Air Dalam Bak Mdbr Kv
sebesar 38,8%. Dengan menggunakan perbandingan sederhana, dapat diketahui besar tambahan energi panas oleh reflektor yang diterima absorber pada jam ke 1 yaitu kira-kira sebesar 199,71 W/m2 atau memberikan tambahan 38,79% energi panas pada absorber. Semakin panas temperatur absorber maka laju penguapan air yang terkandung dalam absorber akan semakin tinggi sehingga hasil distilasinya semakin banyak. Tambahan energi panas pada absorber pada alat model Mdbr ini juga didukung dengan tisu hitam yang melapisi silinder dalam absorber. Pada pernyataan sebelumnya, dijelaskan bahwa warna hitam memiliki nilai absorbtivitas yang tinggi sehingga tisu berwarna hitam tersebut dapat menyerap radiasi matahari dengan baik. Pada penelitian yang telah dilakukan, model Mdbr mendapatkan tambahan radiasi matahari dari reflektor dan didukung oleh absorber yang dapat menyerap radiasi matahari dengan baik sehingga menyebabkan laju penguapan air semakin tinggi dan hasil distilasi yang didapat banyak.
Gambar 23. Perbandingan hasil distilasi alat model Mdbr dan Kv setiap jam Besar nilai radiasi yang diterima alat nantinya akan berdampak pada hasil distilasi yang didapat. Besar radiasi matahari yang diterima alat distilasi dipengaruhi oleh sudut datang sinar matahari. Sudut datang sinar matahari merupakan sudut yang dibentuk oleh matahari dan permukaan bumi. Semakin besar sudut datang sinar matahari maka semakin tinggi radiasi yang diterima
0 3 24
Model Kv Model Mdbr G Matahari
permukaan bumi, sebaliknya semakin kecil sudut datang sinar matahari maka semakin kecil juga radiasi yang diterima permukaan bumi. Menurut Tira dkk (2018) pemanfaatan intensitas radiasi matahari yang efektif yaitu pada pukul 10.30 (sudut elevasi matahari 60°) sampai pukul 14.30 (sudut elevasi matahari -60°) pada saat cuaca cerah. Dari Gambar 23 didapatkan nilai rata-rata radiasi matahari tertinggi terjadi pada jam ke 5 (jam 12.00-13.00 WIB). Hal tersebut dikarenakan pada jam 12.00 matahari sudah mencapai sudut tegak lurus cahaya matahari dengan permukaan bumi, sehingga intensitas radiasi matahari juga mencapai nilai tertinggi pada jam tersebut. Akibatnya radiasi matahari yang diterima alat lebih banyak.
Dari Gambar 23 juga didapatkan bahwa hasil distilasi alat model konvensional dan model Mdbr pada jam ke 5 mendapatkan peningkatan hasil distilasi tertinggi dibandingkan jam yang lainnya. Namun, hasil distilasi yang didapatkan model Mdbr pada jam ke 5 lebih besar 85,86% dibandingkan model konvensional. Hasil distilasi yang besar tersebut dikarenakan penggunaan reflektor pada alat model Mdbr. Tingginya radiasi matahari yang diterima absorber ditambah dengan tambahan radiasi matahari dari reflektor menyebabkan laju penguapan air semakin tinggi sehingga nilai hasil distilasinya juga besar.
Gambar 24. Perbandingan efisiensi alat distilasi model Mdbr dengan Kv
38.90
Gambar 24 menunjukan perbandingan efisiensi alat distilasi model silinder bertisu hitam menggunakan reflektor (Mdbr) dengan model konvensional (Kv) pada variasi massa air dalam bak 6 kg. Dari grafik didapatkan bahwa efisiensi terbesar didapatkan pada model Mdbr sebesar 38,9 %. Sedangkan model konvensional mendapatkan nilai efisiensi terkecil sebesar 32.56 %. Dari grafik juga didapatkan peningkatan efisiensi sebesar 19,47 % pada alat model Mdbr.
Dari nilai efisiensi yang didapat, jika dibandingkan dengan alat model Mdw dan model Mdb pada variasi massa air 6 kg, didapatkan bahwa alat model Mdbr lebih menguntungkan. Alat model Mdbr lebih menguntungkan dikarenakan pada alat model Mdw dengan massa air 6 kg mengalami penurunan efisiensi sebesar 2,15 %. Sedangkan dibandingkan dengan alat model Mdb pada variasi massa air 6 kg, peningkatan efisiensi alat model Mdb lebih kecil 12,14 % dibandingkan alat model Mdbr.
Gambar 25. Beda temperatur alat model Mdbr dan Kv pada massa air 6 kg Gambar 25 menunjukkan nilai perbedaan temperatur rata-rata absorber dengan kaca (ΔT) setiap jam pada alat model Mdbr dan Kv dengan variasi massa air 6 kg. Dari grafik diatas didapatkan nilai ΔT alat model Mdbr lebih tinggi saat dua jam pertama dibandingkan dengan alat model konvensional. ΔT
0
alat model Mdbr pada jam ke 1 lebih tinggi 1160% dan pada jam ke 2 lebih tinggi 18,91% dibandingkan dengan alat model konvensional. Hal tersebut terjadi karena pada alat model konvensional masih membutuhkan waktu untuk memanaskan air (absorber) sedangkan pada alat model Mdbr, penggunaan reflektor menyebabkan radiasi matahari yang diterima alat bertambah yang mengakibatkan absorber pada model Mdbr menjadi lebih cepat panas sehingga nilai ΔT yang didapat tinggi. Dari grafik juga didapatkan nilai ΔT model konvensional mulai naik hingga melebihi nilai ΔT model Mdbr dari jam ketiga sampai jam kedelapan. Pada dasarnya massa air dalam bak akan terus berkurang setiap waktu karena adanya proses penguapan. Massa air yang semakin berkurang ini menyebabkan air yang terkandung dalam absorber akan lebih mudah dipanaskan. Hal tersebut membuat temperatur absorber semakin meningkat seiring dengan berkurangnya massa air dan bertambahnya radiasi matahari yang diterima alat konvensional (dapat dilihat pada Tabel 13) sehingga nantinya akan berdampak pada ΔT yang semakin meningkat. Dapat dilihat dari grafik diatas, nilai ΔT model Mdbr tidak mengalami peningkatan yang signifikan dibandingkan model konvensional. Hal tersebut terjadi karena temperatur kaca yang tinggi (dapat dilihat pada Tabel 14). Temperatur kaca yang tinggi ini disebabkan oleh penggunaan reflektor pada alat distilasi yang tidak hanya memberikan tambahan radiasi matahari pada absorber tetapi juga pada kaca. Sehingga membuat temperatur kaca menjadi tinggi yang berdampak pada nilai ΔT yang tidak meningkat.
Pada umumnya besar nilai ΔT akan berbanding lurus dengan hasil distilasi yang didapat. Sama seperti kasus pada variasi model Mdb, hasil distilasi yang didapat pada variasi model Mdbr berbanding terbalik dengan nilai ΔT nya. Hal tersebut terjadi karena pada temperatur pengoperasian yang tinggi, laju produksi akan meningkat seiring dengan penurunan perbedaan temperatur air dan kaca, sebaliknya pada temperatur pengoperasian yang rendah laju produksinya akan meningkat seiring dengan peningkatan perbedaan termperatur air dan kaca.
Gambar 26. Perbandingan q uap model Mdbr dengan model Kv
Gambar 26 menunjukan perbandingan nilai quap pada alat distilasi model Mdbr dan model Kv pada variasi massa air 6 kg. Pada model Mdbr didapatkan nilai quap terbesar yakni 238,5 W/m2. Sedangkan model konvensional mendapatkan nilai quap terkecil yakni 198,76 W/m2. Nilai quap yang didapat pada model Mdbr dan Kv berbanding lurus dengan hasil distilasinya.
Gambar 27. Perbandingan q konveksi model Mdb dengan model Kv
238.50
Gambar 27 menunjukan perbandingan nilai qkonveksi pada alat distilasi model Mdbr dan model Kv pada variasi massa air 6 kg. Dari grafik nilai tertinggi didapatkan pada model Mdbr yakni sebesar 26,17 W/m2. Sedangkan nilai terendah didapat pada model Kv yakni sebesar 19,43 W/m2.
48 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap variasi massa air pada model silinder bertisu putih (Mdw), variasi massa air pada model silinder bertisu hitam (Mdb), dan variasi penggunaan reflektor pada model silinder bertisu hitam (Mdbr), dapat disimpulkan bahwa:
1) Penggunaan massa air 11 kg dapat meningkatkan unjuk kerja alat distilasi pada model silinder bertisu putih (Mdw). Pada penelitian diperoleh efisiensi sebesar 17,71 % dengan hasil distilasi 0,89 L/m2 per hari.
Sedangkan penggunaan massa air 6 kg dan 8 kg pada model silinder bertisu putih (Mdw) menurunkan efisiensi alat masing-masing sebesar 2,15 % dan 6,17 %.
2) Tisu yang diberi warna hitam dapat meningkatkan unjuk kerja alat distilasi model silinder bertisu hitam (Mdb) pada variasi massa air 6 kg dan 11 kg.
Pada variasi massa air 6 kg diperoleh efisiensi alat sebesar 26,76 % dengan hasil distilasi 0,94 L/m2 per hari. Pada variasi massa air 11 kg diperoleh efisiensi alat sebesar 27,24 % dengan hasil distilasi 1,76 L/m2 per hari.
Sedangkan pada variasi massa air 8 kg diperoleh hasil distilasi dan efisiensi yang sama yaitu hasil distilasi sebesar 1,43 L/m2 dan efisiensi 26,09 %.
3) Penggunaan reflektor pada alat distilasi model silinder bertisu hitam (Mdbr) dapat meningkatkan unjuk kerja alat distilasi sebesar 19,47 % dengan hasil distilasi 2,88 L/m2 per hari.
5.2 Saran
Saran dari penulis untuk memperbaiki penelitian-penelitian yang akan datang, antara lain:
1) Dalam proses perancangan sebaiknya memperhatikan sudut-sudut alat yang rawan akan bocor.
2) Selalu mengecek keadaan alat distilasi dan sensor yang digunakan apakah dapat bekerja dengan baik selama penelitian dilakukan.
3) Selalu membersikan kaca penutup bagian luar alat sebelum melakukan penelitian.
50
DAFTAR PUSTAKA
Deshmukh, H. S., & Thombre, S. B. (2017). Solar distillation with single basin solar still using sensible heat storage materials. Desalination, 410, 91–98.
https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.01.030
Dumka, P., Sharma, A., Kushwah, Y., Raghav, A. S., & Mishra, D. R. (2019).
Performance evaluation of single slope solar still augmented with sand-filled cotton bags. Journal of Energy Storage, 25(July), 100888.
https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100888
Fathy, M., Hassan, H., & Salem Ahmed, M. (2018). Experimental study on the effect of coupling parabolic trough collector with double slope solar still on its performance. Solar Energy, 163(August 2017), 54–61.
https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.01.043
Maambo, H. H., & Simate, I. (2016). Performance Improvement of Solar Water Stills by Using Reflectors. Journal of Humanitarian Engineering, 4(2).
https://doi.org/10.36479/jhe.v4i2.52
Alfathy, R. M. (2017). ANALISIS VARIASI WARNA TERHADAP KUALITAS DAYA SERAP DAN KUAT. 2(1), 25–27.
Jani, H. K., & Modi, K. V. (2018). A review on numerous means of enhancing heat transfer rate in solar-thermal based desalination devices. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 93(April), 302–317.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.05.023
Arismunandar, W. (1995). Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : Pradnya.
Paramita.
Ketabchi, F., Gorjian, S., Sabzehparvar, S., Shadram, Z., Ghoreishi, M. S., &
Rahimzadeh, H. (2019). Experimental performance evaluation of a modified solar still integrated with a cooling system and external flat-plate reflectors.
Solar Energy, 187(June 2018), 137–146.
https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.05.032
Kunze, H. (2001). A new approach to solar desalination for small- and medium-size use in remote areas. Desalination, 139(1–3), 35–41.
https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00292-2
Kalidasa Murugavel K., Kn. K. S. K. Chockalingam., K. Srithar (2009). Modeling and Verification of Double Slope Single Basin Solar Still Using Laboratory and Actual Solar Conditions. International Journal, 3(3), 228–235. Retrieved from http://jjmie.hu.edu.jo/files/v3n3/10.pdf
Kemenkes RI. (2011). Situasi diare di Indonesia. Jurnal Buletin Jendela Data &
Informasi Kesehatan, 2, 1–44.
Kementerian ESDM. (2016). Jurnal Energi.
https://www.esdm.go.id/assets/media/content/FIX2_Jurnal_Energi_Edisi_2_1 7112016(1).pdf
Omara, Z. M., Kabeel, A. E., Abdullah, A. S., & Essa, F. A. (2016). Experimental investigation of corrugated absorber solar still with wick and reflectors.
Desalination, 381, 111–116. https://doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.001 Ketut Puja, I., & Rusdi Sambada, F. (2012). Unjuk Kerja Destilasi Air Energi
Surya. Jurna Energi Dan Manufaktur, 5(1), 82–88.
Ketut Puja, I., Mungkasi, S., & Sambada, R. (2017). Destilasi air energy surya dengan energy recovery menggunakan metode kapilaritas. Jurnal Energi Dan Manufaktur, 9(2).
Ketut Puja, I., & Rusdi Sambada, F. (2012). Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Menggunakan Kondenser Pasif. Jurnal Energi Dan Manufaktur, 5(1), 82–88.
Tira, H. S. (2018). Pengaruh Sudut Surya Terhadap Daya Keluaran Sel Surya 10 WP Tipe Polycristalline. Jurnal Teknik Mesin.
https://doi.org/10.22441/jtm.v7i2.2676
Rajaseenivasan, T., Tinnokesh, A. P., Kumar, G. R., & Srithar, K. (2016). Glass basin solar still with integrated preheated water supply – Theoretical and experimental investigation. Desalination, 398, 214–221.
https://doi.org/10.1016/j.desal.2016.07.041
FA. Rusdi Sambada. (2019). Distilasi Air Energi Matahari Jenis Kain Utilization of Condensing Heat in Wick Type, 130–138.
Singh, D. B., Tiwari, G. N., Al-Helal, I. M., Dwivedi, V. K., & Yadav, J. K.
(2016). Effect of energy matrices on life cycle cost analysis of passive solar stills. Solar Energy, 134, 9–22. https://doi.org/10.1016/j.solener.2016.04.039 Tiwari, G. N., & Sahota, L. (2017). Review on the energy and economic
efficiencies of passive and active solar distillation systems. Desalination, 401, 151–179. https://doi.org/10.1016/j.desal.2016.08.023
52 LAMPIRAN Lampiran 1. Foto Alat Distilasi
Alat distilasi model Kv Alat distilasi model Mdbr
Bak distilasi konvensional Bak distilasi modifikasi
Embun air pada model Mdbr Reflektor
Lampiran 2. Tabel Sifat Air (Cair Jenuh)
Lampiran 3. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh
Lampiran 4. Gambar Peralatan Pendukung
Solarmeter Dallas Semiconductor Temperature Sensor
Sumber:
https://www.test- meter.co.uk/solar-power-meter-tm-206/
Sumber:
https://www.insplay.eu/en_US/shop/prod
uct/11014-me-temperatuuriandur-veekindel-ds18b20-821?category=2956
Microcontroller Arduino Uno Gelas Ukur Sumber:
https://edukasirobotika.com/produc t/robot/
Sumber:
https://www.horme.com.sg/product.aspx?
id=3252
Etape Liquid Level Sensor Sumber:
https://www.hellasdigital.gr/electronics/sensors/humidity-sensor/12-etape-liquid-level-sensor-extras/