Peningkatan unjuk kerja alat destilasi air energi surya dengan kolektor parabola silinder - USD Repository

(1)

i

PENINGKATAN UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI

SURYA DENGAN KOLEKTOR PARABOLA SILINDER

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

IMANUEL SURYO LINDUNG

NIM : 085214006

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

ENHANCEMENT OF SOLAR WATER DISTILLATION

PERFORMANCE USING CYLINDER PARABOLIC

COLLECTOR

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

By:

IMANUEL SURYO LINDUNG

NIM : 085214006

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii INTISARI

Air bersih merupakan kebutuhan hidup masyarakat yang sangat penting demi keberlangsungan hidup. Namun tidak jarang air sering terkontaminasi oleh zat-zat pencemar, tanah, garam (laut), dan mikroba yang dapat mengganggu kesehatan jika dikonsumsi dalam skala besar dan berlanjut.

Melalui alat ini dapat diketahui perbedaan unjuk kerja alat destilasi air energi surya dengan menggunakan kolektor parabola silinder. Unjuk kerja alat destilasi air energi surya dapat dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan dan efisiensi alat.

Alat destilasi air energi surya dalam penelitian ini terdiri dari 2 (dua) komponen alat yang meliputi alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dan alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder. Dimensi destilator yang digunakan adalah panjang 1 meter, lebar 0,5 meter, kemiringan kaca destilator 200, jarak bagian bawah kaca dengan dasar destilator adalah 0,1 meter. Kolektor parabola yang digunakan memiliki panjang 1 meter, lebar 0,8 meter, kemiringan pipa absorber 200, bahan reflektor adalah aluminium. Variasi ketinggian air destilator adalah 5 milimeter, 7,5 milimeter, dan 1 milimeter.

Hasil dari alat destilasi air tenaga surya adalah air suling dengan kondisi lebih jernih dan lebih bersih dari kondisi air sebelum didestilasi. Volume air destilasi yang dihasilkan terbanyak diperoleh dengan alat destilasi menggunakan kolektor sebanyak 540 mililiter. Efisiensi kolektor terbaik sebesar 22,66 % dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 milimeter. Efisiensi destilator terbaik diperoleh alat destilasi menggunakan kolektor sebesar 49,43 % dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 milimeter. Efisiensi total terbaik dari alat destilasi menggunakan kolektor sebesar 11,83 % dengan variasi ketinggian air di dalam destilator sebesar 5 milimeter.

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas berkat dan rahmat-Nya tugas akhir ini yang berjudul “Peningkatan Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Dengan Kolektor Parabola Silinder” dapat diselesaikan dengan baik yang merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Dalam penyusunan laporan naskah ini juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir P.K Purwadi M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin dan selaku pembimbing akademik.

3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

5. Ag. Rony Windaryawan selaku laboran yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini. 6. Orang tua penulis St. Soni Suryo Gupito dan Maria Nugraheni yang telah

(9)

(10)

x DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xvi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 3

1.3. Manfaat ... 3

(11)

xi

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1. Pengertian Destilasi ... 5

2.2. Perpindahan Panas ... 5

2.3. Alat Destilasi Tenaga Surya ... 6

2.4. Unjuk Kerja Alat Destilasi Tenaga Surya ... 7

2.5. Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 9

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 11

3.1. Skema Alat ... 11

3.2. Alat Tambahan ... 13

3.3. Variabel yang Divariasikan ... 15

3.4. Variabel yang Diukur ... 16

3.5. Langkah Penelitian ... 17

BAB IV. PEMBAHASAN ... 18

4.1. Data Penelitian ... 18

4.2. Perhitungan Data ... 24

(12)

xii

BAB V. PENUTUP ... 58

5.1. Kesimpulan ... 58

5.2. Saran ... 59

DAFTAR PUSTAKA ... 60

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan

variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm 18

Tabel 4.2. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan

variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm 20

variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm 21

Tabel 4.7. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua

dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm 30

(14)

xiv

percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam

destilator 5 mm 30

Tabel 4.9. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam

destilator 5 mm 31

Tabel 4.10 Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam

destilator 5 mm 32

dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm 32

Tabel 4.12. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam

destilator 7,5 mm 33

(15)

xv

Tabel 4.14. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air

di dalam destilator 7,5 mm 34

Tabel 4.16. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam

destilator 10 mm 35

destilator 10 mm 36

Tabel 4.18. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam

(16)

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Skema alat destilasi energi surya yang umum 7

Gambar 3.1. Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan

kolektor 11

Gambar 3.2. Skema alat destilasi energi surya dengan menggunakan

kolektor parabola silinder 12

Gambar 3.3. Bagian-bagian kolektor parabola silinder 12

Gambar 3.4. Solar meter 13

Gambar 3.5. Gelas ukur 14

Gambar 3.6. Logger thermokopel 14

Gambar 3.7. Variasi ketinggian air terhadap destilator 15

Gambar 4.1. Grafik perbandingan pertambahan volume air destilasi rata-rata percobaan pertama dan kedua antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor

(17)

xvii

destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor

dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm 39

Gambar 4.3. Grafik perbandingan pertambahan volume air destilasi rata-rata percobaan pertama dan kedua antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor

Gambar 4.4. Grafik pertambahan volume air destilasi antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air di dalam destilator

5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm 41

Gambar 4.5. Grafik volume air destilasi rata-rata dengan menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10

mm 42

Gambar 4.6. Grafik efisiensi kolektor rata-rata pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di

dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm 43

Gambar 4.7. Grafik efisiensi destilator rata-rata alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5

(18)

xviii

Gambar 4.8. Grafik efisiensi total alat destilasi dengan menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator

5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm 45

Gambar 4.9. Grafik efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor rata-rata pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm,

dan 10 mm 46

Gambar 4.10. Grafik perbandingan kandungan air sebelum dan

(19)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup manusia. Tetapi sumber air bersih semakin sulit didapatkan terutama di daerah tandus, pemukiman padat penduduk, pinggiran kota industri dan wilayah pesisir pantai. Sumber air yang tersedia sering terkontaminasi dengan cairan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah, garam dan komponen kontaminasi yang berbahaya bagi kesehatan masyarakat jika dikonsumsi dalam skala harian.

Alat destilasi tenaga surya adalah alat yang digunakan untuk mengubah air terkontaminasi menjadi layak untuk dikonsumsi dan ramah lingkungan. Keuntungan dari alat destilasi tenaga surya adalah biaya yang murah baik dalam pembuatan dan perawatan. Alat destilasi surya pada umumnya terdiri dari 2 (dua) komponen penting yakni plat absorber dan penutup kaca. Plat absorber berfungsi untuk menyerap energi radiasi surya untuk menaikkan temperatur dan menguapkan air terkontaminasi. Penutup kaca berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan proses pengembunan sehingga dihasilkan air destilasi.

(20)

(21)

1.2. Tujuan

1. Mengetahui unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder. Unjuk kerja alat destilasi dapat ditunjukkan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor, efisiensi destilator dan efisiensi alat.

2. Mengetahui kelayakan air hasil destilasi sebelum didestilasi dan sesudah didestilasi.

1.3. Manfaat

1. Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air tenaga surya.

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype dan produk teknologi alat destilasi air dengan tenaga surya yang dapat diterima dengan baik oleh masyarakat.

3. Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.

1.4. Batasan Masalah

(22)

tinggi karena terjadi proses pemanasan awal yang dilakukan oleh kolektor parabola silinder, sehingga semakin tinggi temperatur air masuk ke dalam kotak destilator, maka akan mempercepat laju penguapan di dalam kotak destilator.

(23)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Destilasi

Menurut Jabir bin Hayyan destilasi adalah cara memisahkan benda cair melalui perbedaan titik didihnya, diciptakan sekitar tahun 800 oleh ilmuwan terkemuka Islam, yang mengubah alkemi menjadi ilmu kimia, menemukan berbagai alat dan proses dasar yang masih kita gunakan hingga kini.

2.2. Perpindahan Panas

Proses perpindahan kalor yang terjadi pada alat destilasi tenaga surya dapat melalui 3 (tiga) cara, yaitu :

1. Konduksi

Konduksi merupakan proses perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalor berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah melalui benda padat (solid) sebagai zat perantara.

2. Konveksi

(24)

3. Radiasi

Radiasi merupakan proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa melalui media perantara dalam suatu ruang yang dimana energi kalor yang terpancar dari benda yang memiliki temperatur yang lebih tinggi akan diserap oleh suatu benda lain yang memiliki temperatur benda yang lebih rendah.

2.3. Alat Destilasi Tenaga Surya

Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi tenaga surya pada umumnya adalah plat absorber dan kaca penutup. Plat absorber yang berada di dalam kotak destilator berfungsi sebagai penyerap kalor yang diradiasikan matahari, yang kemudian digunakan untuk memanaskan air yang berada di dalam kotak destilator. Kaca penutup pada bagian atas destilator berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan sekaligus sebagai kondenser yang berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengembunan uap air. Air hasil dari proses pengembunan akan mengalir menuruni kaca karena kaca destilator yang dipasang dengan kemiringan 200. Bagian lain yang umum terdapat pada destilator adalah saluran masuk air yang terkontaminasi, saluran keluar air destilasi dan permukaan reflektif untuk memantulkan energi surya yang datang ke absorber. Komponen tambahan adalah pengatur ketinggian air yang berfungsi mengatur tinggi air didalam destilator agar stabil.

(25)

menguap karena mendapat kalor dari plat absorber, bagian yang menguap dari zat terkontaminasi ini hanya air sedangkan bahan kontaminasi tertinggal di destilator. Uap air akan naik ke atas dan menempel pada dinding kaca, karena temperatur kaca bagian luar lebih rendah dari temperatur bagian dalam destilator maka uap air akan mengembun. Embun mengalir turun menyusuri dinding kaca menuju saluran keluar yang berupa talang air karena posisi kaca yang dipasang miring sekitar 200.

Gambar 2.1. Skema alat destilasi energi surya yang umum.

2.4. Unjuk Kerja Alat Destilasi Tenaga Surya

(26)

𝜂

_𝑆

=

𝑚𝑓𝐶𝑝 ∆𝑇 𝐴𝑐 𝐺0𝑡 𝑑𝑡

(1)

dengan :

AC : Luasan kolektor (m2)

CP : Panas jenis air (J/(kg.°K))

dt : Lama waktu pemanasan (detik)

G : Radiasi surya yang datang (W/m2)

mf : Massa air (kg)

T : Kenaikan temperatur air (°C)

Efisiensi destilator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan selama proses penguapan sejumlah air di dalam destilator dengan jumlah radiasi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Efisiensi destilator dapat dihitung dengan persamaan :

𝜂

𝐿

=

_𝐴𝑚𝑔 𝑕𝑓𝑔 𝑑 𝐺0𝑡 𝑑𝑡

(2)

dengan :

Ad : Luasan destilator (m2)

(27)

G : Radiasi surya yang datang (W/m2)

hfg : Panas laten air (J/kg)

m : Massa air (kg)

Efisiensi total didefinisikan sebagai perkalian antara efisiensi sensibel kolektor dengan efisiensi laten dari destilator. Efisiensi total dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

𝜂

_{𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙}

=

𝜂

𝑆

.

𝜂

𝐿 (3)

dengan:

S : Efisiensi sensibel kolektor.

L : Efisiensi laten destilator.

2.5. Penelitian yang Pernah Dilakukan

(28)

(29)

11

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Skema Alat

Gambar 3.1. Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan kolektor.

Keterangan Gambar 3.1. : 1 : Tangki air terkontaminasi 2 : Kaca destilator

3 : Kran pembuangan air 4 : Kotak destilator

5 : Gelas ukur penampung air destilasi

1

2

3

4

(30)

Gambar 3.2. Skema alat destilasi energi surya dengan menggunakan kolektor parabola silinder.

Keterangan Gambar 3.2. : 1 : Destilator

2 : Kolektor parabola silinder

Detil bagian-bagian kolektor parabola silinder yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Bagian-bagian kolektor parabola silinder.

1

2

1

2

3

(31)

Keterangan Gambar 3.3. :

1 : Selang air keluar kolektor yang mampu menahan temperatur tinggi

2 : Reflektor berbahan aluminium

3 : Pipa tembaga

4 : Selang air masuk kolektor

3.2.Alat Tambahan

a. Solar meter

Solar meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas radiasi matahari per satuan luas dengan satuan watt/m2. Berikut ini adalah solar meter yang digunakan dalam penelitian.

(32)

b. Gelas ukur

Gelas ukur adalah alat yang digunakan untuk menampung dan sekaligus untuk menghitung volume air hasil destilasi. Gelas ukur yang digunakan terbuat dari bahan plastik dengan kapasitas 500 ml.

Gambar 3.5. Gelas ukur

c. Thermokopel

Thermokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur suatu benda. Thermokopel yang digunakan memiliki 4 (empat) titik pengukuran dimana setiap titik menunjukkan temperatur suatu benda.

(33)

3.3. Variabel yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah perbedaan ketinggian air yang berada di dalam kotak destilator. Pada penelitian ini, ketinggian air yang divariasikan adalah :

a. Ketinggian air di dalam kotak destilator 5 mm.

b. Ketinggian air di dalam kotak destilator 7,5 mm.

c. Ketinggian air di dalam kotak destilator 10 mm.

(a). Posisi ketinggian air 5 mm (b). Posisi ketinggian air 7,5 mm

(c). Posisi ketinggian air 10 mm

Gambar 3.7. Variasi ketinggian air terhadap destilator

(34)

Variasi ketinggian air 5 mm:

Volume air = tinggi air x panjang alat destilasi x lebar alat destilasi

= 5 mm x 1 m x 0,5 m

= 0,0025 m3

Jadi, volume air adalah 0,0025 m3. Massa jenis air adalah 1000 kg/m3, maka massa air sama dengan 2,5 kg.

Perhitungan di atas digunakan pula pada variasi ketinggian air 7,5 mm dan 10 mm.

3.4. Variabel yang Diukur

Dalam penelitian ini, variabel yang diukur adalah sebagai berikut :

a. Temperatur kaca destilator (T1).

b. Temperatur air masuk kolektor (T2).

c. Temperatur air keluar dari kolektor (T3).

d. Temperatur air di dalam destilator (T4).

(35)

f. Intensitas radiasi matahari selama proses pengambilan data yang diukur menggunakan solarmeter.

3.5. Langkah Penelitian

Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada Gambar 3.1 dan

Gambar 3.2 .

2. Kedua alat destilasi dijemur di bawah sinar matahari langsung secara bersamaan.

3. Pengambilan data radiasi matahari dilakukan setiap 5 menit dan volume air hasil destilasi setiap 10 menit. Pengambilan data dilakukan selama 2 (dua) hari dengan waktu pengambilan data 110 menit per hari untuk setiap variasi jumlah massa atau volume air dalam alat destilasi.

4. Data yang dicatat adalah temperatur kaca destilator (T1), temperatur

air masuk kolektor (T2), temperatur air keluar kolektor (T3), dan

temperatur air di dalam kotak destilator (T4) untuk alat destilasi yang

menggunakan kolektor, temperatur kaca destilator (T1) dan temperatur

air destilator (T4) untuk alat destilasi tanpa menggunakan kolektor,

(36)

18

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

Data hasil penelitian dapat ditampilkan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

Tabel 4.1. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

menit ke-

Radiasi Matahari (watt/m2)

(37)

Tabel 4.1. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm. ( Lanjutan )

menit ke-

Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Parabola Suhu

Volume Total Air Destilasi 250 Volume Total Air Destilasi 535

Tabel 4.2. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

menit ke-

(38)

Tabel 4.2. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm. ( Lanjutan )

menit ke-

Tabel 4.3. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

menit ke-

(39)

Tabel 4.3. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm. ( Lanjutan )

menit ke-

Tabel 4.4. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

menit ke-

(40)

Tabel 4.4. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm. ( Lanjutan )

menit ke-

Tabel 4.5. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

menit ke-

(41)

Tabel 4.5. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm. ( Lanjutan )

menit ke-

Tabel 4.6. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

menit ke-

(42)

Tabel 4.6. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm. ( Lanjutan )

menit ke-

4.2. Perhitungan Data

Berdasarkan data-data yang telah diperoleh, dapat dilakukan perhitungan untuk mencari efisiensi kolektor, efisiensi destilator yang menggunakan kolektor, efisiensi destilator tanpa menggunakan kolektor dan efisiensi total. Sebagai contoh perhitungan digunakan Tabel 1. Diketahui bahwa : kalor

(43)

a. Perhitungan efisiensi kolektor menggunakan Tabel 1 baris pertama.

b. Perhitungan efisiensi kolektor menggunakan Tabel 1 baris kedua.

𝜂𝑠 = 𝑚𝑐

c. Perhitungan efisiensi kolektor menggunakan Tabel 1 baris ketiga.

(44)

2. Contoh perhitungan efisiensi destilator pada alat destilasi menggunakan kolektor parabola silinder pada Tabel 1 menggunakan persamaan 2. Massa air yang digunakan adalah massa air destilasi yang dihasilkan.

a. Perhitungan efisiensi destilator menggunakan Tabel 1 baris pertama.

𝜂𝐿 = 𝑚

b. Perhitungan efisiensi destilator menggunakan Tabel 1 baris kedua.

𝜂𝐿 = 𝑚

c. Perhitungan efisiensi destilator menggunakan Tabel 1 baris ketiga.

𝜂𝐿 = 𝑚

. 𝑕_𝑓𝑔

(45)

=

0,05 kg . 2393 . 103 J

kg

0,5 m ² . 768,5watt

m 2 .10 .60 detik

ˣ

100%

= 51,90 %

3. Contoh perhitungan efisiensi total alat detilasi energi surya menggunakan kolektor parabola silinder pada Tabel 1 menggunakan persamaan 3.

a. Perhitungan efisiensi total alat destilasi menggunakan Tabel 1 baris pertama.

𝜂𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜂𝑆 .𝜂𝐿

= 20,06% . 41,14% 𝑥 100%

= 8,25%

b. Perhitungan efisiensi total alat destilasi menggunakan Tabel 1 baris kedua.

𝜂𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝜂𝑆 .𝜂𝐿

= 18,44 % . 34,48% 𝑥 100%

(46)

c. Perhitungan efisiensi total alat destilasi menggunakan Tabel 1 baris ketiga.

𝜂𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜂𝑆 .𝜂𝐿

= 19,92 % . 51,90 % 𝑥 100%

= 10,34 %

4. Contoh perhitungan efisiensi laten destilator pada alat destilasi tanpa menggunakan kolektor parabola silinder pada Tabel 1 menggunakan persamaan 2.

a. Perhitungan efisiensi destilator menggunakan Tabel 1 baris pertama.

𝜂𝐿 = 𝑚

. 𝑕_𝑓𝑔

𝐴𝑑 𝐺0𝑡 . 𝑑𝑡

=

0,02 kg . 2393 . 103 J

kg

0,5 m ² . 872,5watt

m 2 .10 .60 detik

ˣ

100%

= 13,71 %

b. Perhitungan efisiensi destilator menggunakan Tabel 1 baris kedua.

𝜂𝐿 = 𝑚

. 𝑕_𝑓𝑔

(47)

=

c. Perhitungan efisiensi destilator menggunakan Tabel 1 baris ketiga.

𝜂𝐿 = 𝑚

(48)

Tabel 4.7. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

Percobaan Pertama Percobaan Kedua Temperatur Air

Efisiensi Rata-rata 24,18 Efisiensi Rata-rata 21,14

Tabel 4.8. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

(49)

Tabel 4.8. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm. ( Lanjutan )

Percobaan Pertama Percobaan Kedua Massa

Tabel 4.9. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

Percobaan Pertama Percobaan Kedua Efisiensi

(50)

Tabel 4.10. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

Tabel 4.11. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

(51)

Tabel 4.11. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm. ( Lanjutan )

Tabel 4.12. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

(52)

Tabel 4.13. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

Percobaan pertama Percobaan kedua Efisiensi

Efisiensi Rata-rata (%) 11,27 Efisiensi Rata-rata (%) 10,51

Tabel 4.14. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

(53)

Tabel 4.14. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm. ( Lanjutan )

Tabel 4.15. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

(54)

Tabel 4.16. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

Percobaan Pertama Percobaan Kedua Massa Air

Tabel 4.17. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

(55)

Tabel 4.17. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm. ( Lanjutan )

Percobaan Pertama Percobaan Kedua Efisiensi

Tabel 4.18. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

Percobaan Pertama Percobaan Kedua Massa Air

(56)

destilator alat destilasi tanpa kolektor seperti yang telah ditampilkan pada tabel-tabel hasil diatas, maka dapat ditampilkan dalam bentuk grafik untuk memudahkan dalam pembacaan hasil. Berikut adalah beberapa grafik hasil pengukuran dan perhitungan yang dapat ditampilkan untuk mempermudah pembacaan setiap hasil pengukuran dan perhitungan dalam penelitian ini :

1. Perbandingan pertambahan volume air hasil destilasi dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.

(57)

sedangkan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor hanya dapat menghasilkan 265 ml air destilasi dalam interval waktu yang sama. Persentase volume air destilasi yang dihasilkan alat destilasi yang menggunakan kolektor adalah 203,77 % lebih banyak jika dibandingkan dengan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor.

2. Perbandingan pertambahan volume air hasil destilasi dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

Gambar 4.2. Grafik perbandingan pertambahan volume air destilasi rata-rata percobaan pertama dan kedua antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.

Berdasarkan gambar 4.2. dapat dilihat bahwa alat destilasi yang menggunakan kolektor dapat menghasilkan volume air hasil destilasi

(58)

sebanyak 507,5 ml, sedangkan alat destilasi tanpa kolektor menghasilkan volume air destilasi sebanyak 235 ml dalam waktu 110 menit dengan ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm. Persentase volume air destilasi dengan alat destilasi menggunakan kolektor adalah 215,95 % lebih banyak dibandingkan dengan air destilasi menggunakan alat destilasi tanpa kolektor.

3. Perbandingan pertambahan volume air hasil destilasi dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm.

(59)

Berdasarkan gambar 4.3., volume air hasil destilasi dengan menggunakan alat destilasi yang menggunakan kolektor menghasilkan 345 ml air destilasi, sedangkan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor menghasilkan 207,5 ml air destilasi dalam interval waktu 110 menit dan ketinggian air di dalam destilator 10 mm. Persentase air destilasi yang dihasilkan alat destilasi dengan menggunakan kolektor adalah 166,26 %.

4. Perbandingan pertambahan volume air dengan masing-masing variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm dan 10 mm.

(60)

Berdasarkan gambar 4.4. yang diatas, dapat terlihat perbandingan volume air hasil destilasi baik dari alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm dan 5 mm selama interval waktu 110 menit. Volume terbanyak dihasilkan oleh alat destilasi menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm dalam interval waktu 110 menit, yaitu sebanyak 540 ml.

5. Hasil pengukuran total volume air hasil destilasi dengan berbagai variasi ketinggian air di dalam destilator.

(61)

Gambar 4.5. adalah grafik volume air hasil destilasi total rata-rata pada setiap variasi ketinggian air di dalam destilator dari percobaan pertama dan percobaan kedua antara alat destilasi yang menggunakan kolektor dan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor. Volume air destilasi yang dihasilkan berbanding terbalik dengan pertambahan ketinggian air, dengan kata lain terjadi penurunan hasil air destilasi dengan semakin bertambahnya ketinggian air di dalam destilator.

6. Hasil perhitungan efisiensi sensibel kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air.

Gambar 4.6. Grafik efisiensi kolektor rata-rata pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm dan 10 mm.

(62)

Gambar 4.6. diatas memperlihatkan efisiensi kolektor parabola silinder dari setiap variasi ketinggian air di dalam destilator (5 mm, 7,5 mm dan 10 mm). Efisiensi kolektor rata-rata percobaan pertama dan percobaan kedua untuk setiap variasi ketinggian air destilator yang sama, ditampilkan dalam bentuk grafik. Efisiensi kolektor yang diperoleh dari variasi ketinggian air destilator 5 mm adalah 22,66 %, efisiensi kolektor untuk ketinggian air destilator 7,5 mm adalah 22,41 %, dan efisiensi kolektor untuk ketinggian air 10 mm adalah 20,92 %.

7. Hasil perhitungan efisiensi destilator dari alat destilasi dengan menggunakan kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air destilator.

Gambar 4.7. Grafik efisiensi destilator rata-rata alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm dan 10 mm.

(63)

Gambar 4.7. merupakan hasil perhitungan efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor yang diambil nilai rata-rata dari percobaan pertama dan percobaan kedua untuk setiap variasi ketinggian air di dalam destilator. Efisiensi destilator tertinggi diperoleh dengan variasi ketinggian air destilator 5 mm sebesar 49,43%, efisiensi destilator dengan ketinggian air destilator 7,5 mm adalah 48% dan efisiensi destilator dengan ketinggian air destilator 10 mm adalah 35,16%.

8. Hasil perhitungan efisiensi total alat destilasi dengan menggunakan kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air destilator.

Gambar 4.8. Grafik efisiensi total alat destilasi dengan menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm.

(64)

Gambar 4.8. merupakan efisiensi total alat destilasi dengan menggunakan kolektor yang diperoleh dari perkalian nilai efisiensi rata-rata kolektor dengan nilai efisiensi rata-rata-rata-rata destilator. Efisiensi total alat destilasi yang diperoleh dengan variasi ketinggian air destilator 5 mm adalah 11,83%, efisiensi total dengan variasi ketinggian air destilator 7,5 mm adalah 10,89%, dan efisiensi total dengan variasi ketinggian air destilator 5 mm adalah 7,34%.

9. Hasil perhitungan efisiensi destilator dari alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air destilator.

Gambar 4.9. Grafik efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor rata-rata pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi

(65)

Gambar 4.9. merupakan hasil perhitungan nilai efisiensi destilator dari alat destilasi tanpa menggunakan kolektor untuk setiap variasi ketinggian air di dalam destilator. Nilai efisiensi yang ditampilkan merupakan nilai rata-rata dari percobaan pertama dan percobaan kedua untuk setiap variasi ketinggian air di dalam destilator yang sama. Nilai efisiensi destilator yang diperoleh dengan variasi ketinggian air destilator 5 mm adalah 24,26%, efisiensi destilator dengan variasi ketinggian air destilator 7,5 kg adalah 22,83%, dan efisiensi destilator dengan variasi ketinggian air destilator 10 mm adalah 19,72%.

4.3 Pembahasan

Berdasarkan data-data yang didapatkan selama penelitian dan hasil perhitungan yang telah dilakukan, didapatkan hasil berupa grafik seperti yang telah ditampilkan di atas. Grafik tersebut ditampilkan untuk mempermudah pembaca dalam pembacaan hasil penelitian.

(66)

Volume air destilasi yang dihasilkan dipengaruhi nilai efisiensi destilator. Berdasarkan hasil perhitungan, nilai efisiensi destilator alat destilasi yang menggunakan kolektor lebih tinggi jika dibandingkan dengan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor. Nilai efisiensi destilator untuk setiap variasi yang dilakukan mengalami penurunan seiring dengan pertambahan ketinggian air di dalam kotak destilator, hal ini dikarenakan laju penguapan menjadi semakin lama dengan bertambah tingginya air di dalam destilator. Laju penguapan bergantung pada temperatur air di dalam destilator, dimana dengan semakin tingginya air di dalam destilator, maka volume air di dalam destilator juga akan bertambah namun luasan permukaan air menerima radiasi matahari tetap yaitu 0,5 m2. Luas permukaan air dihitung berdasarkan dimensi dari kotak destilator yang dibuat dengan dimensi panjang 1 m dan lebar 0,5 m, sehingga dengan luas permukaan air yang tetap dan asumsi energi radiasi matahari yang tetap maka total energi yang diterima oleh permukaan air dan dikonversi menjadi panas juga tetap sehingga temperatur air menjadi rendah karena volume air yang bertambah besar seiring dengan bertambah tingginya air di dalam destilator. Volume air yang besar mengakibatkan energi yang dibutuhkaan untuk proses penguapan menjadi semakin banyak.

(67)

(68)

destilator akan menjadi rendah jika intensitas radiasi yang diterima permukaan destilator tinggi dan nilai efisiensi destilator akan menjadi tinggi jika intensitas radiasi matahari yang diterima permukaan destilator rendah, hal ini dikarenakan nilai radiasi matahari digunakan sebagai faktor pembagi sesuai dengan persamaan (2). Pada tabel 4.16 terdapat beberapa bagian yang di block dengan warna hitam, hal ini dikarenakan pada saat pengambilan data intensitas radiasi tiba-tiba nilai radiasi menjadi rendah, kurang dari 250 watt/m2 namun dalam interval waktu sebelum pengambilan data nilai intensitas radiasi matahari cukup tinggi, diatas 750 watt/m2,sehingga dalam perhitungan nilai efisiensi tidak digunakan karena akan mempengaruhi hasil perhitungan.

(69)

temperatur air terkontaminasi keluar dari kolektor dan masuk kolektor, dan laju penguapan yang berlangsung di kotak destilator.

(70)

(71)

Gambar 4.8 menunjukkan grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi yang menggunakan kolektor berdasarkan variasi ketinggian air di dalam destilator. Efisiensi total alat destilasi dihitung dengan menggunakan persamaan (3), dimana efisiensi total alat destilasi merupakan perkalian antara efisiensi kolektor dengan efisiensi destilator alat destilasi yang menggunakan kolektor. Nilai efisiensi total alat destilasi mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya ketinggian air di dalam destilator. Efisiensi total tertinggi diperoleh alat destilasi yang menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm yaitu 11,83%, efisiensi total alat destilasi yang menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm adalah 10,89% dan efisiensi total alat destilasi yang menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm adalah 7,34%. Penurunan nilai efisiensi total alat destilasi ini sesuai dengan hasil perhitungan nilai efisiensi kolektor dan nilai efisiensi destilator yang juga mengalami penurunan berdasarkan variasi ketinggian air yang dilakukan.

(72)

(73)

(74)

10.Hasil pengujian kandungan air terkontaminasi sebelum dan sesudah proses destilasi.

Gambar 4.10. Grafik perbandingan kandungan air sebelum dan sesudah didestilasi.

Berdasarkan hasil pengujian di UPT Laboratorium Kesehatan Dinas Kesehatan Kabupaten Sleman, didapatkan hasil sebagaimana terlihat pada grafik. Pada grafik diatas, penulis hanya menampilkan 3 (tiga) parameter kandungan air yang sebelum proses destilasi menunjukkan angka ketidak layakkan konsumsi yaitu MPN Coli, Zat Organik (KMnO4) dimana batas kelayakan konsumsi untuk MPN Coli

berdasarkan Kepmenkes 492 th 2010 adalah 0 /100 ml, Zat Organik (KMnO4) berdasarkan Permenkes 416 th 1990 adalah 10 Mg/ltr dan

kekeruhan berdasarkan Kepmenkes 492 th 2010 adalah 5 unit. 0

MPN Coli Total Zat Organik (KMnO4)

Kekeruhan (skala NTU) Sebelum Destilasi 233 38.3 39.2

(75)

(76)

58

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

(77)

2. Berdasarkan hasil pengujian kelayakan konsumsi air yang dikeluarkan oleh Dinas Kesehatan Kabupaten Sleman UPT Laboratorium Kesehatan menunjukkan bahwa air hasil destilasi masuk ke dalam kriteria air bersih. Kandungan air sebelum di destilasi dan sesudah di destilasi dapat dilihat pada lampiran laporan hasil uji kandungan air yang dikeluarkan oleh UPT Laboratorium Kesehatan Dinas Kesehatan Kabupaten Sleman.

5.2. Saran

1. Saat melakukan perancangan alat, sebaiknya memperhatikan sambungan-sambungan baik sambungan-sambungan selang, kotak destilator, dan tutup kaca destilator untuk menghindari terjadinya kebocoran.

2. Saat melakukan pembersihan dan perawatan kotak destilator, lakukan pengisolasian ulang pada tutup kaca destilator menggunakan sealer. Pastikan sealer merekat dengan baik dan rapat untuk menghindari terjadinya kebocoran saat dilakukan pengujian lagi alat destilasi.

(78)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : PT Pradnya Paramita

Badran, O.O., 2007, Experimental Study Of The Enhancement Parameters On A Single Slope Solar Still Productivity, Desalination, 209, pp 136–143

Kunze, H. H.,(2001), A New Approach To Solar Desalination For Small- And Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41

Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002a, Non-Conventional Solar Stills Part 1. Non-Conventional Solar Stills With Charcoal Particles As Absorber Medium, Desalination, 153, pp 55–64

Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002b, Non-Conventional Solar Stills Part 2. Non-Conventional Solar Stills With Energy Storage Element, Desalination, 153, pp 71–80

(79)

LAMPIRAN

Gambar alat destilasi menggunakan kolektor parabola silinder

(80)

(81)