UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS VERTIKAL MENGGUNAKAN EFEK KAPILARITAS ABSORBER KAIN LAPIS GANDA TUGAS AKHIR - Unjuk kerja destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan efek kapilaritas absorber kain lapis ganda - USD Repository

(1)

UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS

VERTIKAL MENGGUNAKAN EFEK KAPILARITAS

ABSORBER KAIN LAPIS GANDA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Oleh:

NAFTANIEL DANI SUGIANTO

NIM : 115214013

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

PERFORMANCE OF SOLAR WATER DISTILLATION

VERTICAL TYPE USING CAPILLARITY EFFECT

OF DOUBLE LAYER FABRIC ABSORBER

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of The Requirements

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

Presented by:

NAFTANIEL DANI SUGIANTO

NIM : 115214013

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

ABSTRAK

Air merupakan sumber kehidupan dan kebutuhan pokok bagi manusia. Air

yang ada seringkali tidak layak konsumsi karena terkontaminasi oleh bahan tak

kasat mataseperti bahan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah, garam, dan

komponen lain yang dapat membahayakan untuk dikonsumsi. Air tersebut akan

mengganggu kesehatan dan menyebabkan penyakit. Untuk menghilangkan zat-zat

yang mengganggu kesehatan dan menyebabkan penyakit, perlu dilakukan

pengolahan terlebih dahulu. Salah satu cara pengolahan air terkontaminasi adalah

destilasi.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil dan membandingkan unjuk

kerja (efisiensi) dari alat destilasi air energi surya konvensional dan alat destilasi

air energi surya jenis vertikal dengan menggunakan efek kapilaritas kain ganda.

Variasi yang digunakan adalah variasi pendingin udara (tanpa pendingin), variasi

pendingin air (aliran air pendingin kaca), dan variasi pendingin air bereflektor.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi aktual tertinggi pada alat

destilasi jenis vertikal ditunjukan pada variasi pendingin air yaitu sebesar 8,91 %

pada tingkat radiasi energi surya yang datang (G) sekitar 534 W/m2. Namun untuk

keseluruhan alat destilasi jenis vertikal maupun konvensional, alat destilasi

konvensional memperoleh efisiensi aktual tertinggi sebesar 27,56 % rata-rata

selama 3 hari pada tingkat radiasi energi surya yang datang (G) sekitar 569 W/m2

rata-rata 3 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil air destilasi terbanyak

pada alat destilasi jenis vertikal ditunjukan pada variasi pendingin air

menggunakan reflektor mencapai 0,72 liter per hari atau 0,87 liter/m2 per hari jika

dibagi luas alat. Namun untuk keseluruhan alat destilasi jenis vertikal maupun

konvensional, rata-rata selama 3 hari alat destilasi konvensonal menghasilkan

hasil air destilasi terbanyak, mencapai 1,61 liter selama 3 hari atau 1,85 liter/m2

selama 3 hari jika dibagi luas alat.

(8)

ABSTRACT

Water is the source of life and basic needs for humans. Water that is often

not feasible due to the consumption of contaminated by the invisible materials

such as chemicals, bacteria, germs, dirt, salt, and other components that can be

harmful for consumption. Water will damage the health and cause disease. To

remove substances that interfere with health and cause disease, treatment needs to

be done first. One way of processing the contaminated water is distilled.

This study aims to determine and compare the results of the performance

(efficiency) of solar water distillation equipment and tools of conventional solar

water distillation using a vertical type of double fabric capillarity effects.

Variation used is a variation of air conditioning (without cooling), variationsin

cooling water (cooling water flow of the glass), and the variation of the cooling

water and use reflector.

The results showed that the highest actual efficiency of the distillation

equipment types shown on the vertical variation of the cooling water is equal to

8,91 % at the level of solar energy radiation that comes (G) around 534 W/m2. But

for the entire distillation equipment and conventional vertical type, conventional

distillation equipment to obtain the highest current efficiency of 27,56 % on

average for 3 days at the level of solar energy radiation that comes (G) around 569

W/m2 on average for 3 days. The results showed that most of distilled water

results in the distillation apparatus shown in the variation of the vertical type

water coolers use a reflector reaches 0,72 liters per day or 0,87 liters/m2 per day if

divided by the tool. But for the entire distillation apparatus and conventional

vertical type, the average for 3 days distillation equipment konvensonal highest

yield of distilled water, reaching 1,61 liters for 3 days, or 1,85 liters/m2 for 3 days

if widely shared tool.

(9)

KATA PENGANTAR

Mengucapkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat yang

diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan wajib bagi mahasiswa

Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir dilaksanakan dalam rangka sebagai

pemenuhan syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana S-1 pada Program Studi

Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Tugas Akhir ini terselesaikan dengan baik atas berkat bimbingan,

dukungan maupun nasihat dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis

menyampaikan rasa terimakasih kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Si., selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas

segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi

Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta;

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di

Program Studi Teknik Mesin;

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik

yang telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis

belajar diProgram Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta;

4. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan

tugas akhir;

5. Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., atas bantuan selama proses

(10)

(11)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... ii

TITLE PAGE ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Landasan Teori ... 6

2.2 Persamaan yang Digunakan ... 8

(12)

BAB III METODE PENELITIAN... 13

3.1 Alat Penelitian ... 13

3.2 Alat yang Mendukung Dalam Pengambilan Data ... 13

3.3 Parameter yang Divariasikan ... 14

3.4 Variabel yang Diukur ... 15

3.5 Langkah Penelitian ... 19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 21

4.1 Hasil Penelitian ... 21

4.2 Pembahasan ... 26

BAB V PENUTUP ... 34

5.1 Kesimpulan ... 34

5.2 Saran ... 35

DAFTAR PUSTAKA ... 36

LAMPIRAN ... 38

Lampiran 1 Sifat Air dan Uap Jenuh ... 38

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal

absorber kain ganda dengan pendinginan air hari pertama ... 22

absorber kain ganda dengan pendinginan air bereflektor hari kedua . 22

absorber kain ganda dengan pendinginan air bereflektor hari ketiga . 22

absorber kain ganda dengan pendinginan air hari keempat ... 23

absorber kain ganda dengan pendinginan udara hari kelima ... 23

absorber kain ganda dengan pendinginan udara hari keenam ... 23

Tabel 7 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi

kovensional hari pertama ... 24

kovensional hari kedua ... 24

kovensional hari ketiga ... 24

kovensional hari keempat ... 25

kovensional hari kelima ... 25

kovensional hari keenam ... 25

(14)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Skema alat destilasi air energi surya yang umum ... 7

Gambar 2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator

konvensional ... 7

Gambar 3 Skema alat destilasi air energi surya jenis vertikal dengan

menggunakan efek kapilaritas absorber kain lapis ganda ... 10

Gambar 4 Mekanisme aliran kapilaritas alami ... 15

Gambar 5 Skema Alat destilasi berpendingin udara tanpa reflektor

dengan aliran kapilaritas alami... 16

Gambar 6 Skema Alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor dengan

aliran kapilaritas alami ... 17

Gambar 7 Alat destilasi berpendingin air menggunakan reflektor dengan

aliran kapilaritas alami ... 18

Gambar 8 Grafik hubungan antara efisiensi aktual dan energi surya yang

datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel

yang divariasikan dan alat destilasi konvensional ... 30

Gambar 9 Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual pada

alat destilasi jenis vertikal terhadap variabel yang

divariasikan ... 31

Gambar 10 Grafik hubungan hasil air destilasi yang didapat (mD) dan

energi surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis

vertikal pada variabel yang divariasikan dengan alat destilasi

konvensional. ... 32

Gambar 11 Grafik perbandingan antara hasil massa uap air (mg) dan hasil

massa destilasi (mD) tiap harinya pada destilator jenis vertikal

terhadap variabel yang divariasikan ... 33

Gambar L.1 Logger (Biru) dan Stalker (Merah) ... 39

Gambar L.2 Alat Destilasi Energi Surya Konvensional ... 39

Gambar L.3 Penampung Air Kotor dan Pengatur Ketinggian Air Di dalam

(15)

Gambar L.4 Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) ... 39

GambarL.5 Alat Destilasi Energi Surya Jenis Vertikal ... 40

GambarL.6 Penambahan Reflektor ... 40

GambarL.7 Solarmeter ... 40

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Air merupakan sumber daya alam yang sangat melimpah dan merupakan

kebutuhan pokok bagi kehidupan manusia. Tidak dipungkiri bahwa air bersih

menjadi salah satu kebutuhan yang sangat penting bagi manusia, bahkan banyak

manusia harus mencari air bersih dengan berjalan kaki dengan jarak yang cukup

jauh hanya demi mendapatkan air bersih. Penyebab dari kelangkaan untuk

mendapatkan air bersih disebabakan oleh air bersih yang ada telah terkontaminasi

oleh bahan tak kasat mata, seperti bahan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah,

garam, dan komponen lain yang dapat membahayakan untuk dikonsumsi. Selain

itu, air yang terkontaminasi dapat menyebabkan penyakit di dalam tubuh kita.

Terdapat beberapa langkah untuk mengatasi beberapa permasalahan air

kotor yang sudah terkontaminasi. Salah satu cara untuk menjernihkan air yang

terkontaminasi dengan cara menggunakan destilasi air energi surya. Letak

Indonesia secara astronomis berada antara 6 LU-11 LS dan 95 BT-141 BT yang

merupakan lintang rendah menyebabkan Indonesia beriklim tropis. Dengan

demikian di Indonesia sangat strategis untuk pemanfaatan panas dari sinar

matahari pada proses destilasi air energi surya. Alat destilasi air energi surya

konvensional umumnya berbentuk kotak dan disebut kotak destilator. Alat destiasi

surya banyak memiliki keuntungan dalam hal pembuatan alat yang tidak rumit,

(17)

matahari, perawatan alat yang cukup mudah dan biaya pembuatan yang tidak

terlalu mahal.

Unjuk kerja suatu alat destilasi energi surya diukur dari efisiensi yang

dihasilkan. Banyak faktor yang mempengaruhi efisiensi alat destilasi air energi

surya yaitu keefektifan absorber dalam menyerap radiasi surya, keefektifan kaca

dalam mengembunkan uap air, jumlah massa air di alat destilasi, dan temperatur

awal air yang terkontaminasi masuk kedalam alat destilator. Bak absorber harus

terbuat dari bahan dengan absorptivitas energi surya yang baik.Untuk

meningkatkan absorptivitas umumnya bakabsorber dicat hitam, dikarenakan warna

hitam mempunyai nilai absorptivity sebesar 0,97 (Cengel,1998). Kaca penutup

tidak boleh terlalu panas, jika kaca temperaturnya terlalu panas maka uap akan

sulit untuk mengembun. Air masuk pada alat destilasi diusahakan mempunyai

temperatur yang tinggi untuk mempercepat proses penguapan. Semakin cepat

proses penguapan, maka jumlah air bersih yang dihasilkan akan meningkat

sehingga efisiensi alat destilasi juga akan meningkat.

Keuntungan alat destilasi air energi surya diantaranya adalah murah dalam

pembuatan dan pengoperasian serta perawatan yang mudah (Kunze, 2001). Ada

beberapa jenis alat destilasi air energi surya, diantaranya jenis vertikal. Alat

destilasi air energi surya jenis vertikal mempunyai keunggulan dalam hal

konstruksi yang sederhana dibandingkan beberapa jenis alat destilasi air energi

surya lain. Dengan konstruksi sederhana, alat destilasi air energi surya jenis

vertikal termasuk salah satu alat detilasi air energi surya yang paling mudah dibuat

(18)

utama sebuah alat destilasi air energi surya jenis vertikal adalah absorber dan kaca

penutup. Absorber merupakan tempat air kotor diuapkan dan kaca penutup

merupakan tempat uap air yang sudah tidak mengandung kotoran diembunkan

sehingga diperoleh air bersih. Absorber pada alat destilasi air energi surya jenis

vertikal umumnya dibuat dari bahan yang memiliki sifat kapilaritas seperti kain

atau spon.

Permasalahan umum pada alat destilasi air energi surya jenis vertikal

saatini adalah masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Banyak faktor yang

mempengaruhi efisiensi alat destilasi air energi surya diantaranya adalah sifat

kapilaritas absorber. Dari penelitian alat destilasi air energi surya jenis vertikal

yang ada, belum ada penelitian mengenai pengaruh sifat kapilaritas ini terhadap

efisiensi yang dihasilkan. Penelitian ini akan meneliti pengaruh variasi

berpendingin udara (tanpa pendingin), berpendingin air (aliran air), dan

berpendingin air dan bereflektor terhadap efisiensi dan hasil air destilasi yang

dihasilkan. Selain pengaruh variasi-variasi alat, penelitian ini juga akan meneliti

beberapa faktor lain yang mempengaruhi efisiensi alat destilasi air energi surya

jenis vertikal yakni jumlah energi surya yang diterima. Pengembangan variasi

yang ingin dilakukan yaitu dengan menambahkan aliran untuk mendinginkan kaca

penutup dan bereflektor. Penambahan variasi ini diharapkan semakin mempercepat

(19)

1.2Rumusan Masalah

1. Bagaimana unjuk kerja dari destilator energi surya jenis vertikal menggunakan

efek kapilaritas absorber kain lapis ganda?

1.3Tujuan Penelitian

1. Membuat model alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan efek

kapilaritas absorber kain lapis ganda.

2. Membandingkan unjuk kerja antara alat destilasi jenis vertikal menggunakan

efek kapilaritas absorber kain lapis ganda dengan alat destilasi konvensional.

1.4Batasan Masalah

1. Agar topik tidak meluas penulis membatasi Penelitian khusus untukalat destilasi

air energi surya jenis vertikal menggunakan efek kapilaritas absorber kain lapis

ganda.

2. Membandingkan pengaruh destilasi air energi surya konvensional dengan alat

destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan efek kapilaritas absorber

kain lapis ganda.

3. Rugi-rugi akibat gesekan pada saluran masuk air terkontaminasi dan saluran

keluar air hasil destilasi diabaikan.

4. Variasi pendinginan air (aliaran air) pada kaca penutup pada alat destilasi jenis

vertikal.

5. Variasi pendinginan air (aliaran air) pada kaca penutup dang menggunakan

(20)

1.5Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian antara lain :

1. Dapat menguasai proses pembuatan alat destilasi air energi surya jenis vertikal

menggunakan efek kapilaritas absorber kain ganda.

2. Menambah kepustakaan teknologi destilasi air energi surya jenis vertikal.

3. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi alat destilasi energi surya.

4. Membantu masyarakat yang mengalami keterbatasan dalam pengadaan air

(21)

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1Landasan Teori

Destilator energi surya adalah alat yang pada dasarnya memiliki prinsip

kerja seperti alat penyulingan yaitu untuk memisahkan air dari zat yang tidak

diinginkan atau zat kontaminan. Komponen utama destilator adalah bak destilator

dengan kaca penutup pada bagian atas. Bak destilator memiliki fungsi sebagai

tempat penampung air yang akan didestilasi dan sebagai absorber energi surya.

Untuk memperbesar absorpsivitas energi surya maka bak dicat dengan warna

hitam. Menurut Cengel (1998:589) cat hitam memiliki absorpsivitas sebesar 0,97

sehingga dapat menyerap energi surya dengan baik.

Prinsip kerja proses destilasi adalah gabungan proses penguapan dan

pengembunan seperti yang terlihat pada Gambar 1. Energi surya yang datang

memanasi bak destilator dan diserap oleh air terkontaminasi yang didestilasi.

Akibatnya air tersebut berubah fase dari cair menjadi gas berupa uap air. Pada

proses ini, bahan-bahan yang mengkontaminasi air tidak dapat berubah fase dan

terpisah dari air yang telah menjadi gas. Uap air yang bersentuhan dengan kaca

akan mengembun. Pengembunan tersebut diakibatkan suhu lingkungan di bagian

luar kaca lebih rendah dibandingkan suhu bak air di bagian dalam kaca sehingga

panas mengalir dari uap air menuju lingkungan. Embun mengalir ke saluran keluar

(22)

Gambar 1 Skema alat destilasi air energi surya yang umum

Mekanisme perpindahan masa uap air dari bak air ke kaca penutup pada

alat destilasi air energi surya terjadi secara: konveksi alami, purging, dan difusi

seperti tersaji pada Gambar 2. Sebagian besar massa uap air berpindah secara

konveksi alami dan hanya sebagian kecil yang berpindah secara purging dan

difusi.

(23)

Secara teoritis alat destilasi energi surya dapat menghasilkan air bersih 6

liter per hari tiap satu meter persegi luasan alat. Unjuk kerja suatu alat destilasi

surya diukur dari efisiensi yang dihasilkan. Komponen utama yang terdapat pada

sebuah alat destilasi air energi surya jenis vertikal (Gambar 3) adalah absorber dan

kaca penutup. Absorber berfungsi sebagai penyerap energi surya untuk memanasi

air yang akan diuapkan (didestilasi). Kaca penutup berfungsi sebagai tempat

mengembunnya uap air sehingga dihasilkan air bersih yang dapat langsung

dikonsumsi.Absorber terbuat dari bahan yang memiliki sifat kapilaritas seperti

kain atau spon.

2.2Persamaan yang Digunakan

Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan

antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah

energi surya yang datang selama waktu pemanasan (Arismunandar, 1995):



 _t

C f g g

dt G A

h m

0 .

.

 (1)

Dengan AC adalah luas alat destilasi (m2), dt adalah lama waktu pemanasan

(detik), G adalah energi surya yang datang (W/m2), hfg adalah panas laten air

(J/kg), dan mg adalah massa uap air (kg).

Massa uap air (mg) dapat diperkirakan dengan persamaan matematis

(24)



konveksi (W/m2), PW adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), PC

adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup (N/m2), TW adalah

temperatur air (oC) dan TC adalah temperatur kaca penutup (oC).

Pada Gambar 3 diketahui beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi

alat destilasi air energi surya jenis vertikal diantaranya: keefektifan absorber dalam

menyerap energi surya jenis vertikal, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap

air, jumlah massa air di alat destilasi dan temperatur awal air masuk kedalam alat

destilasi. Absorber harus terbuat dari bahan dengan absorptivitas energi surya yang

baik, untuk meningkatkan absorptivitas umumnya absorber berwarna hitam. Kaca

penutup tidak boleh terlalu panas, jika kaca terlalu panas maka uap akan sukar

mengembun. Jumlah massa air yang ada di dalam alat destilasi tidak boleh terlalu

banyak karena akan memperlama proses penguapan air. Temperatur air masuk alat

destilasi harus diusahakan tinggi. Semakin tinggi temperatur air masuk alat

destilasi maka air bersih yang dihasilkan akan semakin banyak sehingga efisiensi

alat destilasi semakin meningkat. Air yang mengalir pada kain berasal dari bak air

terkontaminasi yang berada di bagian atas alat destilasi. Mengalirnya air

(25)

Gambar 3 Skema alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan efek kapilaritas absorber kain lapis ganda

2.3Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian beberapa jenis alat destilasi air energi surya telah dilakukan oleh

Malick (Malick dkk, 1982). Hasil yang diperoleh Malick dilanjutkan oleh Tiwari

(Tiwari, 1992). Penelitian unjuk kerja alat destilasi jenis vertikal sisi tunggal

dengan menggunakan absorber spon berwarna hitam menghasilkan air destilasi

antara 0,275 sampai 1,31 liter/m2.hari dengan jumlah energi surya antara 8,42

sampai 14,71 MJ. Efisiensi harian berkisar antara 7,85 sampai 21,19 %. (Boukar,

2005). Penelitian tersebut dilakukan di Aljazair pada musim panas dan gugur

2003. Luasan spon yang digunakan 0,817 m2. Pada penelitian tersebut diketahui

bahwa uap air yang mengembun di kaca menghalangi energi surya yang masuk.

Penelitian unjuk kerja alat destilasi jenis vertikal sisi tunggal tersebut dimodifikasi

(26)

2007). Modifikasi tersebut menerapkan metode tetesan air terbalik yang telah

diteliti sebelumnya oleh Badran yang menerapkan metode tersebut untuk kolektor

pelat datar (Badran, 1992) dan untuk alat destilasi air energi surya (Badran, 1993).

Penelitian modifikasi oleh Boukar tersebut dilakukan di Aljazair pada musim

dingin (Desember 2005 sampai Januari 2006) dengan luas alat destilasi 0,94 m2

dan luas bagian penguapan (kondensor pasif) 0,869 m2. Produktivitas harian yang

diperoleh bervariasi antara 0,863 sampai 1,32 liter/m2.hari dengan energi surya

sebesar 19,15-26,08 MJ/m2 dan temperatur lingkungan antara 10,68 sampai

15,19oC, efisiensi maksimum yang diperoleh tiap jam antara 47,69 sampai 57,85

%. Sebuah prototipe alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan

absorber rata dengan luas 0,817 m2 terbuat dari kain spon hitam mempunyai

penutup kaca dengan luas 0,876 m2 diteliti pada musim panas dari bulan Mei

sampai Juli 2003 dan musim gugur dari September sampai November di daerah

gurun di Adrar. Jarak kaca dengan absorber 70 mm dan tebal isolasi 35 mm.

Penelitian tersebut menganalisis parameter-parameter yang mempengaruhi unjuk

kerja dan produktivitas alat destilasi. Parameter yang dianalisis adalah temperatur

air masuk dan keluar, temperatur sekitar, temperatur kaca, energi aurya yang

datang dan posisi alat destilasi. Hasil penelitian tersebut menunjukkan unjuk kerja

dan produktivitas alat destilasi air energi surya jenis vertikal sangat bergantung

pada energi surya yang datang, temperatur sekitar dan posisi alat destilasi. Hasil

air yang diperoleh bervariasi antara 0,5 sampai 2,3 kg/m2 (Boukar, 2004).

Produktivitas destilasi air energi surya bergantung pada banyak parameter seperti

(27)

uap dan parameter operasional lainnya (Garg, 1976). Pada alat destilasi miring

menggunakan absorber kain umumnya dihasilkan air 20-50 % lebih banyak

dibandingkan alat destilasi konvensional (Tanaka, 1982). Penelitian pengaruh

cuaca, disain dan parameter operasional pada produktivitas alat destilasi juga

diteliti oleh Yeh dan Chen (Yeh, 1986). Penelitian pengaruh regeneratif pada

destilasi air energi surya jenis vertikal juga pernah dilakukan (Wibulswas, 1984).

Menurut Dunkle parameter operasional utama yang mempengaruhi unjuk kerja

destilasi air energi surya adalah jumlah energi surya, temperatur sekitar,

kedalaman air dalam bak dan kebocoran pada bagian dasar alat (Dunkle, 1976).

Jarak kaca dan absorber yang optimum adalah 40 sampai 60 mm (Ramli, 1984).

Penelitian pengaruh disain parameter terhadap unjuk kerja alat destilasi juga

dilakukan oleh Headly (Headly, 1970), Singh (Singh, 1996) dan Garcia (Garcia,

1999). Penelitian menggunakan dua alat destilasi air energi surya vertikal jenis

tidak langsung di Sahara pada musim dingin menghasilkan laju alir air bersih

maksimum 1,061 kg/m2.jam. Temperatur penguapan maksimum 73,26oC pada

(28)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1Alat Penelitian

Skema alat penelitian alat destilasi air energi surya jenis vertikal

padapenelitian ini terdiri dari tiga konfigurasi sebagai berikut:

1. Alat destilasi jenis vertikal berpendingin udara tanpa reflektor dengan aliran

kapilaritas alami (Gambar 5).

2. Alat destilasi jenis vertikal berpendingin air tanpa reflektor dengan aliran

3. Alat destilasi jenis vertikal berpendingin air dan bereflektor dengan aliran

3.2Alat yang Mendukung Dalam Pengambilan Data

a. Piranometer

Piranometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur radiasi

matahari, alat tersebut digunakan untuk mengkalibrasikan dengan solar meter

agar dapat memberikan hasil data energi surya yang datang sama dengan hasil

data energi surya yang datang pada alat piranometer.

b. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS)

Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) digunakan untuk

(29)

c. Sensor Level

Sensor level adalah alat yang digunakan untuk mengukur hasil

ketinggian air dalam penampung air yang sudah didestilasi.

d. Solarmeter

Solarmeter digunakan untuk mengukur intensitas energi matahari yang

datang.

e. Microcontroller Arduino-1.5.2

Microcontroller Arduino merupakan aplikasi software yang digunakan

untuk pembacaan hasil dalam pengambilan data alat destilasi energi surya.

Beberapa bentuk atau foto alat pendukung untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada Lampiran 1.

3.3Parameter yang Divariasikan

Terdapat beberapa jenis parameter yang akan divariasikan diantaranya

sebagai berikut :

1. Jenis aliran kapilaritas sebanyak 1 variasi yaitu secara alami.

2. Pendinginan kaca penutup sebanyak 2 variasi (dengan udara dan air).

3. Jumlah energi surya yang diterima sebanyak 2 variasi (bereflektor dan tidak

(30)

3.4Variabel yang Diukur

Terdapat beberapa jenis variabel yang akan diukur diantaranya sebagai

berikut :

1. Temperatur air (TW)

2. Temperatur air pendingin (TS)

3. Temperatur kaca penutup (TC)

4. Temperatur udara sekitar (TA)

5. Kelembaban udara sekitar (RHA)

6. Jumlah massa air destilasi yang dihasilkan (mD)

7. Energi surya yang datang (G)

8. Lama waktu pencatatan data (t)

Mekanisme aliran kapilaritas seperti terlihat pada Gambar 4. Air dari bak

pendistribusian mengalir ke atas melalui serat kain dan kemudian mengalir ke

bawah melalui serat kain yang disebabkan oleh adanya gaya gravitasi.

Gambar 4 Mekanisme aliran kapilaritas alami

Arah aliran

air Bak pendistribusian air kotor

(31)

Komponen alat destilasi berpendingin udara tanpa reflektor (Gambar 5)

dengan alirankapilaritas alami terdiri dari (1) absorber, (2) kaca penutup, (3) kotak

destilasi, (4) saluran buang air kotor yang tidak menguap, (5) konstruksi

pendukung, (6) kotak air kotor, (7) bak pengatur ketinggian air dan (8) bak

penampung air bersih.

Gambar5 Skema Alat destilasi jenis vertikal berpendingin udara tanpa reflektor dengan aliran kapilaritas alami

Komponen alat destilasi berpendingin air tanpa reflektor (Gambar 6)

dengan aliran kapilaritas alami terdiri dari (1) absorber, (2) kaca penutup, (3) kotak

pendukung, (6) kotak air kotor, (7) bak pengatur ketinggian air, (8) bak

penampung air bersih, (9) bak pembuangan air pendingin kaca, (10) keran

(32)

Gambar 6 Skema alat destilasi jenis vertikal berpendingin airtanpareflektor dengan aliran kapilaritas alami

Komponen alat destilasi berpendingin air menggunakan reflektor (Gambar

7) dengan aliran kapilaritas alami terdiri (1) absorber, (2) kaca penutup, (3) kotak

pendukung, (6)kotak air kotor, (7) bak pengatur ketinggian air, (8) bak penampung

air bersih, (9) bak pembuangan air pendingin kaca, (10) keran pengatur aliran air

(33)

Gambar7 Skema alat destilasi jenis vertikalberpendingin air dan bereflektor dengan aliran kapilaritas alami

Untuk pengukuran temperatur digunakan sensor temperatur DS18B20,

untuk pengukuran kelembaban digunakan sensor kelembaban DHT22 dan untuk

pengukuran intensitas energi surya yang datang digunakan photovoltaic yang

dikalibrasi dengan pyranometer. Untuk pengukuran air bersih yang dihasilkan

digunakan E-tape level. Selain sensor-sensor tersebut, untuk mengambil data

diperlukan juga beberapa peralatan penunjang dalam pengambilan data yakni

WSN, Xbee dan Stalker. WSN berfungsi untuk memonitor pengambilan data, Xbee

untuk mentransfer data dari Stalkerke WSN. Stalker berfungsi untuk mengatur

pengambilan data dan menyimpan data untuk keperluan analisis. Sensor dan

(34)

penelitian dimulai dengan survey dan pembelian bahan untuk pembuatan alat

destilasi. Konfigurasi alat destilasi yang diteliti berjumlah 3 (tiga) konfigurasi

seperti pada Gambar 5, 6 dan 7. Setelah pembuatan alat perlu dilakukan uji coba.

Tujuan uji coba adalah untuk mengevaluasi apakah alat destilasi yang dibuat dapat

bekerja dengan baik atau tidak. Jika dari uji coba diperoleh data yang menyatakan

alat destilasi dapat bekerja dengan baik maka langkah selanjutnya adalah

pengambilan data tetapi jika tidak maka dilakukan perbaikan dan uji coba kembali.

3.5Langkah Penelitian

Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti Gambar 5, 6 dan 7.

2. Ketiga konfigurasi alat di panasi dengan energi surya secara bersamaan.

3. Pengambilan data diperkirakan akan dimulai pada awal Agustus, pada bulan

tersebut matahari berada dibelahan bumi utara maka kedua alat dihadapkan ke

arah utara.

4. Pengambilan data dilakukan tiap 10 detik selama 8 jam dari jam 08.00 sampai

dengan jam 16.00. Tiap variasi dilakukan pengambilan dataselama 2 hari

sehingga memerlukan waktu 6 hari dalam melakukan pengambilan data untuk

keseluruhan variasi.

5. Data yang dicatat adalah temperatur air (TW), temperatur kaca penutup (TC),

temperatur udara sekitar (TA), kelembaban udara sekitar (RHA), jumlah air

destilasi yang dihasilkan (mD), energi surya yangdatang (G) dan lama waktu

(35)

6. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk hari berikutnya kondisi alat

destilasi harus diperiksa untuk memastikan ketinggian air saat awal dan tidak

ada masalah seperti kebocoran atau alat ukur yang terlepas.

Untuk proses pengolahan data dapat dilakukan dalam beberapa langkah

yaitu sebagai berikut:

1. Memilah data yang akan digunakan yaitu mencari data pada kondisi TW lebih

besar dibandingkan TC karena persamaan 1, 2 dan 3 hanya dapat digunakan

dengan syarat TW > TC.

2. Interpolasi tekanan parsial uap air pada temperatur air (PW) dengan fungsi TW,

tekanan parsial pada kaca penutup (PC) dengan fungsi TC, dan panas laten air

(hfg) dengan fungsi TW. Interpolasi dilakukan berdasar pada Tabel L1. Sifat Air

dan Uap Jenuh.

3. Menghitung panas yang berpindah ke tutup dengan cara konveksi (qkonveksi)

menggunakan persamaan (3).

4. Menghitung panas yang berpindah ketutup dengan cara penguapan (quap)

menggunakan persamaan (2).

5. Menghitung massa uap air (mg) menggunakan persamaan (2)

6. Menghitung efisiensi (η) menggunakan persamaan (1) dengan luas bidang

penerima energi surya adalah luas alas destilator (AC) sebesar 0,827 m2.

Khusus variasi reflektor luasan bidang penerima energi surya adalah luas alas

(36)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1Hasil Penelitian

Dalam pengambilan data penelitian secara keseluruhan ada 3 variasi alat,

yaitu:

1. Destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan efek kapilaritas absorber

kain ganda dengan berpendingin udara dibandingkan dengan destilasi

konvensional di uji secara bersamaan pada hari kelima dan hari keenam.

kain ganda dengan berpendingin air dibandingkan dengan destilasi

konvensional di uji secara bersamaan pada hari kedua dan hari keempat.

kain ganda dengan berpendingin air dan bereflektor dibandingkan dengan

destilasi konvensional di uji secara bersamaan dihari ketiga dan hari keempat.

Secara lengkap data dari tiga variasi tersebut dapat dilihat secara berurutan

(37)

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain ganda dengan pendinginan air hari pertama

1 32,80 38,55 408,65 5023,43 6802,74 2410,07 0,01 0,05 0,08 0 15,05 0 2 34,59 44,32 624,87 5527,62 9161,35 2396,36 0,02 0,13 0,19 0,06 24,46 7,54 3 32,16 42,20 487,47 4853,44 8216,13 2401,41 0,02 0,12 0,18 0,13 28,97 20,86 4 34,29 44,82 677,76 5439,31 9396,27 2395,17 0,02 0,14 0,21 0,05 25,23 6,05 5 35,18 43,53 665,55 5703,01 8796,98 2398,24 0,02 0,10 0,15 0,05 18,56 5,52 6 35,17 42,93 656,29 5698,21 8527,47 2399,69 0,02 0,09 0,14 0,08 16,76 9,49 7 33,40 40,95 477,69 5188,46 7704,24 2404,37 0,01 0,08 0,12 0,06 20,09 9,32 8 31,82 37,92 279,93 4766,29 6581,15 2411,58 0,01 0,05 0,08 0,06 22,76 16,95

534,77 0,47 21,52 8,91

η t eorit is

(%)

Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi TC

Vertikal 1 Tanggal 13 Agustus 2014

mg

Tabel 2 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain ganda dengan pendinginan air bereflektor hari kedua

1 31,29 42,22 400,3 4631,29 8223,52 2401,37 0,02 0,13 0,19 0 14,74 0 2 32,55 46,9 594,48 4956,84 10445,95 2390,21 0,04 0,22 0,33 0,06 16,90 3,23 3 32,17 46,75 558,69 4855,43 10365,36 2390,57 0,04 0,22 0,33 0,11 18,13 5,86 4 32,71 46,3 548,55 5000,54 10131,34 2391,65 0,03 0,20 0,30 0,07 16,78 3,92 5 32,17 42,77 363,77 4857,82 8458,51 2400,06 0,02 0,13 0,19 0,10 16,15 8,64 6 32,61 42,32 440,24 4973,27 8265,75 2401,13 0,02 0,11 0,17 0,05 11,85 3,40 7 31,42 39,53 227,28 4662,63 7156,33 2407,76 0,02 0,08 0,12 0,03 16,20 3,58 8 28,47 33,6 70,262 3958,85 5244,27 2421,79 0,01 0,03 0,05 0,05 22,74 24,14

400,45 0,47 16,15 4,53

η t eorit is

(%)

mg

Tabel 3 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain ganda dengan pendinginanair bereflektor hari ketiga

1 29,58 41,87 414,60 4214,28 8077,16 2402,20 0,03 0,14 0,21 0 15,85 0 2 30,32 45,22 550,35 4391,27 9589,89 2394,22 0,04 0,21 0,31 0,118 17,33 6,58 3 31,18 47,10 595,91 4603,16 10549,83 2389,74 0,04 0,24 0,37 0,132 18,86 6,79 4 31,66 44,58 566,42 4723,29 9282,44 2395,74 0,03 0,17 0,26 0,091 14,09 4,91 5 32,65 46,34 556,34 4983,02 10154,44 2391,54 0,03 0,20 0,30 0,073 16,73 4,01 6 32,19 42,61 472,73 4861,21 8390,40 2400,44 0,02 0,12 0,19 0,238 12,11 15,46 7 31,98 40,00 461,14 4806,45 7333,49 2406,64 0,02 0,08 0,12 0,063 8,08 4,20 8 30,84 36,66 216,17 4516,56 6162,89 2414,56 0,01 0,05 0,07 0,005 9,98 0,65

479,21 0,72 14,69 5,76

η t eorit is

(%)

(38)

Tabel 4 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain ganda dengan pendinginan air hari keempat

1 29,62 44,61 445,77 4223,95 9293,98 2395,69 0,04 0,20 0,30 0 54,70 0 2 30,67 47,48 634,62 4475,69 10756,33 2388,83 0,04 0,26 0,40 0,11 50,03 13,37 3 31,55 49,54 786,42 4695,69 11929,88 2383,91 0,05 0,31 0,47 0,07 48,01 7,21 4 32,45 48,70 812,16 4930,17 11438,52 2385,91 0,04 0,27 0,41 0,10 40,39 9,94 5 33,13 46,36 791,13 5113,38 10163,85 2391,50 0,03 0,20 0,29 0,06 29,85 6,50 6 32,96 43,55 683,56 5067,83 8804,18 2398,20 0,02 0,13 0,20 0,10 23,50 12,10 7 31,68 39,78 502,29 4728,35 7248,25 2407,17 0,02 0,08 0,12 0,11 19,46 17,78 8 30,06 35,79 290,22 4328,78 5886,89 2416,62 0,01 0,04 0,07 0,03 18,31 8,46

618,27 0,59 36,76 9,51

η t eorit is

(%)

mg

Tabel 5 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain ganda dengan pendinginan udara hari kelima

1 46,46 49,09 427,01 10213,00 11666,25 2384,98 0,004 0,03 0,05 0 9,73 0 2 56,86 55,01 627,77 17103,45 15634,00 2370,79 0,003 0,03 0,05 0,04 6,33 5,15 3 60,85 57,19 761,57 20653,02 17368,74 2365,55 0,006 0,09 0,14 0,05 14,97 5,48 4 57,99 53,85 663,13 18049,34 14777,37 2373,56 0,007 0,10 0,14 0,13 17,40 15,58 5 62,12 54,98 831,52 21915,01 15612,05 2370,86 0,016 0,23 0,34 0,04 32,71 3,94 6 51,40 49,09 415,70 13092,42 11665,80 2384,98 0,003 0,03 0,05 0,09 9,54 18,11 7 49,88 45,18 520,35 12139,67 9570,21 2394,32 0,008 0,07 0,11 0,04 17,06 6,63 8 44,55 41,52 310,67 9265,51 7932,63 2403,03 0,004 0,03 0,05 0,03 12,43 6,90

569,71 0,43 16,48 7,50

η t eorit is

(%)

mg

Tabel 6 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi vertikal absorber kain ganda dengan pendinginan udara hari keenam

1 49,27 47,34 418,35 11769,08 10681,75 2389,16 0,00 0,02 0,03 0 6,71 0 2 57,12 53,74 610,79 17311,87 14695,05 2373,84 0,01 0,07 0,11 0,02 14,07 2,62 3 60,66 56,72 753,38 20473,51 16981,43 2366,68 0,01 0,10 0,16 0,05 16,45 5,63 4 60,99 56,41 758,64 20789,62 16729,19 2367,43 0,01 0,13 0,19 0,02 19,97 2,09 5 58,35 54,48 690,01 18363,54 15241,35 2372,04 0,01 0,09 0,14 0,03 15,66 3,86 6 55,43 50,92 647,21 15956,43 12782,93 2380,60 0,01 0,09 0,14 0,03 17,41 3,65 7 49,67 47,94 378,68 12011,48 11010,39 2387,72 0,00 0,02 0,03 0,06 6,61 13,50 8 40,76 39,28 209 7626,30 7063,84 2408,35 0,00 0,01 0,02 0,06 6,04 23,59

558,26 0,28 21,52 8,91

mg

(39)

Tabel 7 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional hari pertama

1 42,99 36,36 385,92 8556,47 6067,91 2415,26 0,012 0,08 0,11 0 22,72 0 2 53,29 52,22 597,46 14375,70 13632,88 2377,49 0,001 0,01 0,02 0 2,61 0,00 3 51,79 59,33 494,53 13349,15 19237,91 2360,37 0,017 0,21 0,32 0,16 49,17 24,59 4 58,25 63,79 721,30 18272,17 23656,38 2349,60 0,012 0,18 0,28 0,05 29,10 5,02 5 58,62 66,97 657,69 18595,01 27296,87 2341,88 0,020 0,34 0,53 0,20 60,23 22,73 6 61,61 70,42 691,71 21400,04 31731,44 2333,50 0,022 0,43 0,66 0,27 71,31 28,95 7 57,68 67,02 534,79 17783,13 27354,78 2341,76 0,023 0,39 0,60 0,35 84,29 49,22 8 51,44 59,65 357,31 13121,99 19526,53 2359,61 0,019 0,24 0,36 0,30 76,15 63,90 555,09 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 1,33 49,08 22,62 TC

Konvensional Tanggal 13 Agustus 2014

Jam

Tabel 8 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional hari kedua

1 44,37 40,86 387,47 9180,95 7668,03 2404,59 0,005 0,04 0,06 0 11,32 0 2 53,24 55,99 578,71 14342,44 16399,30 2368,42 0,004 0,05 0,08 0,03 10,37 4,05 3 55,91 64,44 601,43 16337,37 24365,26 2348,02 0,020 0,31 0,48 0,17 59,76 21,17 4 55,92 64,18 567,35 16341,57 24083,82 2348,64 0,019 0,30 0,45 0,20 60,38 26,88 5 51,00 60,20 401,35 12837,21 20036,14 2358,28 0,022 0,28 0,42 0,23 79,24 44,01 6 51,17 58,98 449,95 12941,98 18916,54 2361,23 0,017 0,22 0,33 0,13 55,26 21,45 7 46,73 54,84 289,49 10356,97 15509,61 2371,18 0,018 0,18 0,28 0,25 72,52 65,77 8 35,23 44,20 82,15 5716,51 9101,72 2396,66 0,019 0,11 0,17 0,22 161,29 209,18

419,74 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 1,24 51,27 28,01 TC

Jam

Tabel 9 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional hari ketiga

1 45,13 42,67 409,30 9546,50 8418,30 2400,28 0,00 0,03 0,04 0 7,16 0 2 50,60 56,29 566,96 12581,22 16636,89 2367,70 0,01 0,13 0,20 0 26,40 0,00 3 54,96 63,31 629,98 15598,21 23148,92 2350,75 0,02 0,29 0,44 0,09 52,81 10,75 4 52,78 61,12 519,59 14018,82 20915,86 2356,06 0,02 0,26 0,39 0,42 57,36 60,87 5 57,06 65,07 603,20 17263,34 25064,70 2346,51 0,02 0,30 0,46 0,21 57,13 25,65 6 51,89 62,08 507,72 13415,67 21874,27 2353,73 0,03 0,34 0,52 0,27 77,12 39,84 7 48,25 58,88 506,47 11183,96 18827,58 2361,47 0,03 0,30 0,46 0,21 68,88 32,08 8 41,15 51,44 271,86 7780,48 13119,63 2379,35 0,02 0,20 0,30 0,33 83,96 93,56 501,88 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 1,53 53,02 28,89 TC

(40)

Tabel 10 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional hari keempat

1 45,19 42,94 422,85 9577,71 8532,21 2399,66 0,00 0,02 0,03 0 6,25 0 2 53,08 57,81 609,09 14223,91 17897,54 2364,04 0,01 0,11 0,17 0,07 21,27 8,19 3 58,59 68,17 767,12 18569,54 28773,61 2338,98 0,02 0,42 0,65 0,18 63,78 18,06 4 62,25 72,90 811,11 22046,11 35261,00 2327,45 0,03 0,59 0,92 0,41 84,26 37,94 5 63,66 74,24 808,82 23516,65 37281,01 2324,19 0,03 0,62 0,97 0,29 88,97 26,65 6 61,23 72,69 724,75 21023,40 34942,45 2327,97 0,03 0,64 0,98 0,33 101,27 34,26 7 54,65 66,53 566,11 15365,00 26764,88 2342,95 0,03 0,50 0,76 0,43 101,37 57,46 8 46,65 56,78 365,79 10315,78 17036,83 2366,51 0,02 0,26 0,39 0,40 81,31 82,47 634,45 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 2,12 72,39 31,39 TC

Jam

Tabel 11 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional hari kelima

1 46,25 46,01 417,67 10105,95 9984,49 2392,33 0,0002 0,001 0,002 0 0,35 0 2 55,25 60,24 615,88 15821,63 20075,44 2358,18 0,0097 0,135 0,206 0 25,26 0 3 61,32 69,60 744,99 21111,26 30622,44 2335,50 0,0205 0,383 0,590 0,23 59,36 22,82 4 58,68 68,90 671,04 18650,74 29714,16 2337,19 0,0268 0,472 0,726 0,41 81,14 45,44 5 64,16 72,82 849,56 24053,91 35135,11 2327,65 0,0224 0,466 0,721 0,20 63,37 17,47 6 56,36 68,97 476,13 16693,68 29804,80 2337,02 0,0352 0,595 0,916 0,48 144,20 76,14 7 52,14 61,11 569,17 13584,80 20912,16 2356,07 0,0211 0,280 0,428 0,25 56,88 33,53 8 48,48 58,74 391,21 11311,45 18705,26 2361,80 0,0247 0,289 0,440 0,39 85,28 75,22 591,96 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 1,96 64,17 31,16 TC

Jam

Tabel 12 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi kovensional hari keenam

1 44,78 42,40 418,53 9376,60 8301,05 2400,93 0,003 0,02 0,04 0 6,59 0 2 53,72 57,51 604,46 14683,07 17640,72 2364,77 0,007 0,08 0,13 0 16,03 0 3 60,51 68,31 747,35 20329,25 28950,55 2338,64 0,019 0,34 0,52 0,15 52,05 14,99 4 62,72 72,94 755,97 22523,44 35322,95 2327,34 0,028 0,57 0,88 0,28 86,56 27,23 5 62,71 73,74 743,26 22515,58 36524,27 2325,39 0,031 0,64 0,99 0,38 99,29 38,34 6 59,55 69,90 668,41 19436,14 31020,54 2334,78 0,027 0,50 0,77 0,31 86,38 34,92 7 55,21 65,92 473,02 15789,55 26048,47 2344,43 0,028 0,43 0,66 0,41 105,34 65,78 8 42,19 50,85 230,69 8209,95 12739,66 2380,76 0,019 0,16 0,24 0,42 79,30 140,53

580,21 Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi 1,96 68,61 31,81 TC

(41)

TW adalah temperatur pada air destilasi (oC), TC adalah temperatur pada

kaca penutup (oC), G adalahenergi surya yang datang (W/m2), PW adalah tekanan

parsial uap air pada temperatur air (N/m2), PC adalah tekanan parsial uapair pada

temperatur kaca (N/m2), hfg adalah kalor laten air (kJ/kg), mg adalah massa uap air

(kg/jam.m2), qkonv adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk konveksi

(kW/m2), quap adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses

penguapan (kW/m2) dan mD adalah jumlah air destilasi yang dihasilkan (kg).

4.2Pembahasan

Langkah berikutnya setelah pengumpulan data yang dilakukan yaitu

mencari persamaan dan menghitung dengan rumus yang sudah ditentukan. Sebagai

contoh perhitungan penulis mengambil data yang tercantum pada Tabel 1 yang

merupakan data dari alat destilasi jenis vertikal dengan variasi pendingin air (aliran

air), diketahui:

TC pada jam ketiga = 32,16 °C = 305,16 K

TW pada jam ketiga = 42, 20 °C = 315,20 K

G jam ketiga = 487,47 ⁄

AC alat destilasi vertikal = 0,827

mD alat destilasi vertikal = 0,13 kg

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konveksi (pers. 3) :

[ ]

⁄

(42)

= [ ⁄

⁄

] ⁄ ( )

= ⁄

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan (pers. 2) :

( )

₍ ⁄

)

⁄

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal (pers. 2) :

⁄ ⁄

⁄

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi (pers.1) :

∫

⁄ _⁄⁄

⁄

(43)

∫

⁄ ⁄

⁄

Berikutnya mencari persamaan dan menghitung dengan rumus yang sudah

ditentukan alat destilasi pembanding dari alat destilasi jenis vertikal yang

tercantum pada Tabel 7 yang merupakan data dari alat destilasi konvensional :

diketahui:

TC pada jam ketiga = 51,79 °C = 324,79 K

TW pada jam ketiga = 59,33 °C = 332,33 K

G jam ketiga = 494,53 ⁄

AC alat destilasi vertikal = 0,866

mDalat destilasi vertikal = 0,16 kg

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konveksi (pers. 3):

[ ]

⁄

( )

[ – ⁄

⁄

] ⁄ ( )

(44)

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan (pers. 2):

( )

₍ ⁄

)

⁄

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal: (pers. 2)

⁄ ⁄

⁄

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi(pers. 1):

∫

⁄ ⁄

⁄

∫

⁄ ⁄

⁄

(45)

Gambar 8 menunjukan perbandingan hasil efisiensi aktual per hari yang

dihasilkan pada masing-masing variasi alat destilasi jenis vertikal dan efisiensi

aktual dari alat destilasi konvensional rata-rata 3 hari.

Gambar 8 Grafik hubungan antara efisiensi aktual dan energi surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan dan alat destilasi konvensional

Efisiensi aktual pada alat destilasi jenis vertikal dengan variasi

berpendingin air diperoleh efisiensi aktual mencapai 8,91 % dengan rata-rata

radiasi matahari pada hari tersebut sekitar 534 W/m2, variasi berpendingin air dan

bereflektor diperoleh efisiensi aktual mencapai 5,76 % dengan rata-rata radiasi

matahari pada hari tersebut sekitar 479 W/m2, dan variasi berpendingin udara

diperoleh efisiensi aktual mencapai 7,5 % dengan rata-rata radiasi matahari pada

hari tersebut sekitar 569 W/m2. Dari ketiga variasi alat destilasi jenis vertikal pada

garafik, hasil efisiensi aktualnya lebih rendah dibandingkan dengan hasil efisiensi

aktual rata-rata 3 hari dari alat destilasi konvensional yang mencapai 27,56 %

dengan rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sekitar 538 W/m2.

(46)

Gambar 9 menunjukan antara efisiensi teoritis dan aktual pada alat destilasi

jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan.

Gambar 9 Grafik perbandingan antara efisiensi teoritis dan aktual pada alat destilasi jenis vertikal terhadap variabel yang divariasikan

Pada variasi berpendingin air efisiensi teoritis yang dihasilkan mencapai

21,52 % dengan efisiensi aktual 8,91 %. Pada variasi berpendingin air dan

bereflektor efisiensi teoritis yang dihasilkan mencapai 14,69 % dengan efisiensi

aktual 5,76. Sedangkan hasil yang diperoleh pada variasi berpendingin udara,

efisiensi teoritis yang diperoleh mencapai 16,48 % dengan efisiensi aktual

mencapai 7,50 %. Dari keseleluruhan hasil efisiensi teoritis dan efisiensi aktual,

efisiensi teoritis yang lebih tinggi dari pada efisiensiaktual terlihat pada grafik

(Gambar 10). Perhitungan grafik (Gambar 10) dapat dilihat padatabel 1,3, dan 5.

Pada Gambar 10 menunjukan perbandingan hasil air alat destilasi jenis

vertikal pada variabel yang divariasikan dengan alat destilasi konvensional.

21,52

14,69

16,48

8,91

5,76

7,50

0 5 10 15 20 25

Pendingin Air Pendingin Air Bereflektor Pendingin Udara

Ef

isi

ensi %

(47)

Gambar 10 Grafik hubungan hasil air destilasi yang didapat (mD) dan energi

surya yang datang (G) terhadap alat destilasi jenis vertikal pada variabel yang divariasikan dengan alat destilasi konvensional

Hasil air destilasi yang diperoleh dari rata-rata perhari pada alat destilasi

konvensional menunjukan hasil air bersih yang lebih banyak dibandingkan dengan

alat destilasi jenis vertikal pada variasi-variasinya (Gambar 10). Hasil air bersih

yang diperoleh dari alat destilasi konvensional mencapai 1,85 liter/m2 per

haridengan rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sekitar538 W/m2.

Sedangkan pada alat destilasi jenis vertikal dengan variasi berpendingin air, hasil

air bersih yang dihasilkan mencapai 0,57 liter/m2 perharidengan rata-rata radiasi

matahari pada hari tersebut sekitar 534 W/m2. Pengambilan data pada variasi

berpendingin air dan bereflektor diperoleh hasil air bersih mencapai 0,87 liter/m2

per hari dengan rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sekitar 479 W/m2 dan

variasi berpendingin udara reflektor memperoleh hasil air bersih mencapai 0,51

liter/m2 per hari dengan rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sekitar 569

(48)

Gambar 11 menunjukan hasil rata-rata per hari air destilasi massa uap air

(mg) dan massa destilasi (mD) yang dihasilkan pada masing-masing variasi alat

destilasi jenis vertikal.

Gambar 11 Grafik perbandingan antara hasil massa uap air (mg) dan hasil massa

destilasi (mD) tiap harinya pada destilator jenis vertikal terhadap

variabel yang divariasikan

Saat data diambil, pada variasi berpendingin air diperoleh hasil massa uap

airnya (mg) mencapai 1,14 liter/m2 dan massa destilasi yang dihasilkan saat

pengambilan data (mD) mencapai 0,57 liter/m2. Saat pengambilan data pada variasi

berpendingin air dan bereflektor diperoleh hasil massa uap airnya (mg) mencapai

1,86 liter/m2 dan massa destilasi yang dihasilkan saat pengambilan data (mD)

mencapai 0,87 liter/m2. Sedangkan hasil yang diperoleh pada variasi berpendingin

udara, hasil massa uap airnya (mg) mencapai 0,94 liter/m2 dan massa destilasi yang

dihasilkan saat pengambilan data (mD) mencapai 0,51 liter/m2. 1,14

1,84

0,94

0,57

0,87

0,51

0 0,5 1 1,5 2

Pendingin Air Pendingin Air Bereflektor Pendingin Udara

V

olum

e dm

3

(49)

BAB V

PENUTUP

5.1Kesimpulan

1. Telah dibuat model alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan

efek kapilaritas absorber kain ganda.

2. Hasil efisiensi alat destilasi jenis vertikal rata-rata per haridengan variasi

pendingin air, efisiensi teoritis mencapai 21,52 % dan efisiensi aktual

mencapai 8,91 % dengan luas penampang alat yang menerima panas 0,827 m2

yang dapat menghasilkan air hasil destilasi sebanyak 0,57 liter/m2 per hari.

Pada destilasi vertikal dengan pendingin air menggunakan reflektor efisiensi

teoritis mencapai 14,69 % dan efisiensi aktual mencapai 5,76 % dengan luas

penampang alat yang menerima panas 2,17 m2 yang dapat menghasilkan air

hasil destilasi sebanyak 0,87 liter/m2 per hari. Pada destilasi vertikal dengan

pendingin udaraefisiensi teoritis mencapai 16,48 % dan efisiensi aktual

mencapai 7,50% dengan luas penampang alat yang menerima panas 0,827

m2yang dapat menghasilkan air hasil destilasi sebanyak 0,51 liter/m2 per hari.

Sedangkan efisiensi aktual tertinggi pada penilitian didapat pada alat destilasi

konvensional, dengan rata-rata 3 hari. Efisiensi aktual pada destilasi

konvensional mencapai 27,56 % dengan luas penampang alat yang menerima

panas 0,866 m2. Alat destilasi konvensional juga memperoleh hasil air destilasi

paling banyak dengan menghasilkan air destilasi rata-_{rata 3 hari pada alat}

(50)

5.2Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat membuat model alat destilasi

dengan variasi yang berbeda.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan volume

(51)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : Pradnya Paramita.

Badran, A.A., Najjar, Y.S., 1992, The inverted trickle flat plate solar collector, Proc. International Renewable Energy Conference, Amman, Jordan, June 22–26,M. Audi, ed., 1 (1992) 119–129.

Badran, A.A., Hamdan, M.A., 1993, Inverted trickle solar still, 4th Arab International Solar Energy Conference, Amman, Jordan November 20–25, 1993, Publication of Royal Scientific Society, Amman, Jordan, 2 (1993) 763–773.

Boukar, M., Harmim, A., 2004, Parametric study of a vertical solar still under desert climatic conditions, Desalination 168, 21–28.

Boukar, M., Harmim, A., 2005, Performance evaluation of one-sided vertical solar

still tested in the Desert of Algeria, Desalination, 183, 113–126.

Boukar, M., Harmim, A., 2007, Design parameters and preliminary experimental

investigation of an indirect vertical solar still, Desalination 203, 444–454

Cengel, Yunus A., (1998). Heat Transfer: A Practical Approach. Boston: McGraw Hill

Dunkle, R.V., 1976, Solar distillation and combined distillation and water heating

for tropical areas. Conf. Application of Solar Energy, pp. 148–172.

Garcia Rodriguez, L. Gomez-Camacho, C., 1999, Design parameters selection for a distillation system coupled to a solar parabolic trough, Desalination, 122, 195–204.

Garg, H.P., Hann, H.S., 1976, Effect of climatic, operational and design parameters on the year round performance of single sloped and double sloped solar stills under Indian arid zones conditions. Solar Energy, 1, 159.

Headly, O.St., Springer, B.G.F., 1970, Effects of design and empirically variable parameters on solar still performances, 3rd Internat. Symp.on Fresh Water from Sea, 1, 669–677.

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

(52)

Ramli, M., Wibulswas, P., 1984, Solar stills with vertical and flat absorbing surface, Regional seminar on simulation and design in solar energy applications, UNESCO-USAID, Bangkok.

Singh, S.K., Bhatnan, V.P., Tiwari, G.N., 1996, Design parameters for concentrator assisted solar distillation system, Energy Conves. Mgmt., 37(2), 242–252.

Tanaka, K., Yamashita, A., Watanabe, K., 1982, Experimental and analytical study of the tilted wick type solar still, in: Solar World Forum, Vol. 2, Pergamon Press, Oxford.

Tiwari, G.N., 1992, Recent advances in solar distillation. In R. Kamal, K.P. Maheshwari and R.L. Sawhney, eds., Solar Energy and Energy Conservation.Chapter 2, Wiley Eastern Limited.

Wibulswas, P., Tadtiam, S., 1984, Improvement of a basin type solar still by means of vertical back wall.Internat.Symp.Workshop on Renewable Energy Sources, Lahore.

(53)