UNJUK KERJA DISTILASI AIR ENERGI SURYA DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI SKRIPSI

(1)

i

UNJUK KERJA DISTILASI AIR ENERGI SURYA DENGAN

KOLEKTOR PIPA SERI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu persyaratan

guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T)

Disusun oleh :

GREGORIUS WIDYATMOKO NIM : 155214064

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

PERFORMANCE OF WATER DISTILLATION WITH A

SERIES PIPE OF COLLECTOR

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfillment of the requirement

to obtain Sarjana Teknik (S.T) in mechanical engineering

Presented by :

GREGORIUS WIDYATMOKO NIM : 155214064

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

ABSTRAK

Masih banyak daerah di Indonesia yang kekurangan air bersih. Distilasi merupakan salah satu solusi untuk mendapatkan air bersih. Distilasi adalah proses pemisahan air bersih dan air kotor dengan cara diuapkan. Alat distilasi memiliki efisiensi yang berbeda-beda dan tergantung dari bentuk alat distilasi. Permasalahan yang ada yaitu unjuk kerja dari alat distilasi jenis bak masih rendah yaitu dengan efisiensi sekitar 35%. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan unjuk kerja alat distilasi jenis bak dengan menggunakan kolektor pipa seri. Penggunaan kolektor berupa pipa seri dapat menambah unjuk kerja dari alat distilasi. Alat distilasi pada penelitian ini menggunakan absorber berupa bak penampung air sebanyak dua buah, yaitu alat distilasi yang menggunakan kolektor dan reflektor (alat 1) dan alat distilasi tanpa menggunakan kolektor dan reflektor (alat 2). Ada dua proses utama pada proses distilasi, yaitu penguapan dan pengembunan. Faktor yang mempengaruhi laju penguapan air adalah temperatur absorber dan luas penampang. Kolektor berguna untuk menaikkan temperatur air yang akan mengalir ke absorber sehingga proses penguapan terjadi lebih cepat. Reflektor yang diletakkan pada sisi luar kolektor dapat membantu penambahan energi panas matahari yang akan diterima oleh kolektor. Variasi yang dilakukan adalah volume air yang akan didistilasi dan luasan reflektor pada kolektor. Dari penelitian ini didapatkan efisiensi harian rata-rata sebesar 43% pada alat distilasi yang tidak menggunakan kolektor dan reflektor dengan volume air kotor sebesar 8 liter (alat 2), dan hasil air total terbanyak sebesar 0,95 liter (0,75 kg/m2.hari) pada alat distilasi yang menggunakan kolektor dan reflektor berluasan 1,26 m2 (alat 1), serta 1,92 kg/m 2-.hari pada alat distilasi tanpa kolektor dan reflektor berluasan 1,26 m2 pada volume air kotor sebesar 8 liter (alat 2).

(8)

viii

ABSTRACT

There are still many areas in Indonesia that lack clean water. Distillation is an effort to solve the problem. Distillation device has a variety of efficiency and depends on the shape of the device itself. The problem is the performance of a type of distillation device that is still low, with an efficiency of around 35%. This study aims to determine the efficiency and yield of water distillation devices by using a series pipe collector. The use of collector in the form of series pipes can increase the efficiency of distillation devices. This study uses two devices, distillation device with collector and reflector (device 1) and distillation device without collector and reflector (device 2). There are two main processes in the distillation process, evaporation and condensation. Factors that affect the rate of evaporation of water are temperature absorber and cross-sectional area. Collectors are useful for increasing the temperature of the water that will flow to the absorber so that the evaporation process occurs more quickly. The reflector placed on the outside of the collector can help increase the solar heat energy that the collector will receive. The variation in this case is the volume of water to be distilled and the area of the reflector on the collector. From this study obtained an average daily efficiency of 43% in distillation devices that do not use collectors and reflectors with a volume of dirty water of 8 liters (device 2), and the highest total water yield of 0.95 liters (0.75 kg/m2.day) on a distillation device that uses a collector and reflector with an area of 1.26 m2 (device 1), and 1.92 kg/m2.day in a distillation device without collector and reflector with 1.26 m2 at a volume of dirty water of 8 liters (device 2).

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas karuniaNya sehingga tugas

akhir ini dapat terlaksana dengan lancar serta penulis dapat menyelesaikan naskah

skripsi. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin pada

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Penulis dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul “UNJUK KERJA DISTILASI AIR ENERGI SURYA DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI” tentu tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini

penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Sudi Mungkasi , S.Si., M.Math. Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

2. Ir. PK. Purwadi, MT., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Doddy Purwadianto, M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang telah

memberikan dukungan selama proses pengerjaan tugas akhir ini.

4. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

meluangkan waktu, tenaga, dan pemikiran-pemikiran baru kepada penulis

dengan sangat sabar sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

dengan lancar.

5. Keluarga tercinta Laurent S., Sylvia M.M., Antonius Dwicky, Yohanes

Agung, dan Ayu Dian Pratiwi yang telah memberi dukungan selama masa

kuliah.

6. Seluruh dosen dan laboran Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma, yang telah memberikan pengetahuan selama

kuliah.

7. Teman dan sahabat : Dimas Hanung Pamungkas, Natan Andang Pratiwan,

Joshua Abimukti Yogarino, Winih Arga Christian, Wahyu Setyaji, Sekar

Widhi, teman-teman kelas surya, serta teman-teman seluruh angkatan

(10)

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN JUDUL ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ... xx

BAB I ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 3

(12)

xii

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 4

BAB II ... 6

2.1 Tinjauan Pustaka ... 6

2.2 Landasan Teori... 7

BAB III ... 10

3.1 Metodologi Penelitian ... 10

3.2 Variabel yang Divariasikan ... 11

3.3 Langkah Penelitian... 11

3.4 Skema dan Spesifikasi Alat ... 12

3.5 Parameter yang Diukur ... 15

3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data ... 15

3.7 Langkah Analisis Data ... 16

BAB IV ... 17

4.1 Data Penelitian ... 17

4.2 Hasil Perhitungan ... 22

4.3 Analisis Pengaruh Volume Air terhadap Unjuk Kerja Variasi 3, 4 dan 5 ... 28

(13)

xiii

4.3.2 Volume pada alat 1 dengan kolektor dan alat 2 tanpa kolektor sebesar

8 liter (variasi 4) ... 34

4.3.3 Volume pada alat 1 dan 2 sebesar 6 liter (variasi 5)... 37

4.4 Analisis Pengaruh Luasan Absorber terhadap Unjuk Kerja pada Variasi 1, 2 dan 3 ... 40

4.4.1 Luasan alat 1 dengan reflektor berluasan 1,6 m2_{dan alat 2 tanpa} reflektor berluasan 0,42 m2 (variasi 1) ... 43

4.4.2 Luasan alat 1 dengan reflektor berluasan 1,26 m2 dan alat 2 tanpa reflektor berluasan 0,42 m2 (variasi 2) ... 46

4.4.3 Luasan alat 1 tanpa reflektor berluasan 1,03 m2 dan alat 2 tanpa reflektor berluasan 0,42 m2_{(variasi 3) ... 49}

BAB V ... 52

5.1 Kesimpulan ... 52

DAFTAR PUSTAKA ... 54

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Bagian-bagian alat distilasi bak ... 12

Gambar 3.2 Kolektor pipa seri ... 13

Gambar 3.3 Alat distilasi air jenis bak menggunakan kolektor pipa seri dengan

reflektor ... 14

Gambar 4.1 Perbandingan energi berguna pada penggunaan alat 1 terhadap qc

pada volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter (variasi 3, 4 dan 5) ... 28

Gambar 4.2 Perbandingan variasi volume terhadap efisiensi alat distilasi

dengan volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter

(variasi 3, 4 dan 5) ... 29

Gambar 4.3 Perbandingan variasi volume terhadap hasil air alat distilasi

dengan volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter

(variasi 3, 4 dan 5) ... 30

Gambar 4.4 Perbandingan variasi volume air yang akan didistilasi terhadap

quap dengan volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter

(variasi 3, 4 dan 5) ... 31

Gambar 4.5 Perbandingan variasi volume terhadap hkonv dengan volume 10

liter (variasi 3) ... 32

Gambar 4.6 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T dengan volume 10

(15)

xv

Gambar 4.7 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T.hkonv dengan volume 10 liter (variasi 3) ... 34

Gambar 4.8 Perbandingan variasi volume terhadap hkonv dengan volume 8

liter (variasi 4) ... 35

Gambar 4.9 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T dengan volume 8 liter

(variasi 4) ... 36

∆T.hkonv dengan volume 8 liter (variasi 4) ... 37

Gambar 4.11 Perbandingan variasi volume terhadap hkonv dengan volume 6 liter

(variasi 5) ... 38

Gambar 4.12 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T dengan volume 6 liter

(variasi 5) ... 38

∆T.hkonv dengan volume 6 liter (variasi 5) ... 39

Gambar 4.14 Perbandingan energi berguna pada penggunaan alat 1 terhadap qc

dengan luasan 1,6 m2_{, 1,26 m}2_{, 1.03 m}2_{(variasi 1, 2, dan 3) .... 40}

Gambar 4.15 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap efisiensi alat

distilasi dengan luasan 1,6 m2, 1,26 m2, 1.03 m2 (variasi 1, 2, dan 3) ... 41

Gambar 4.16 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap hasil air dengan

(16)

xvi

Gambar 4.17 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap quap dengan luasan

1,6 m2_{, 1,26 m}2_{, 1.03 m}2_{(variasi 1, 2, dan 3) ... 43}

Gambar 4.18 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap hkonv dengan alat 1

berluasan 1,6 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2 (variasi 1) ... 44

Gambar 4.19 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T dengan alat 1

berluasan 1,6 m2_{dan alat 2 berluasan 0,42 m}2_{(variasi 1) ... 45}

Gambar 4.20 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T.hkonv dengan

alat 1 berluasan 1,6 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2 (variasi 1) ... 46

berluasan 1,26 m2_{dan alat 2 berluasan 0,42 m}2_{(variasi 2) ... 47}

Gambar 4.23 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T.hkonv dengan alat 1 berluasan 1,26 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2 (variasi 2) ... 48

(17)

xvii

Gambar 4.26 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T.hkonv dengan alat 1 berluasan 1,03 m2_{dan alat 2 berluasan 0,42 m}2

(18)

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data alat 1 dengan volume air 10 liter menggunakan kolektor dan

reflektor berluasan 1.6 m2 (variasi 1) ... 17

Tabel 4.2 Data alat 2 dengan volume 10 liter tanpa kolektor (variasi 1) ... 18

Tabel 4.3 Data alat 1 dengan volume 10 liter menggunakan kolektor dan

reflektor berluasan 1.26 m2 (variasi 2)... 18

Tabel 4.5 Data alat 1 dengan volume 10 liter menggunakan kolektor

(variasi 3) ... 19

(variasi 4) ... 20

(variasi 5) ... 21

Tabel 4.10 Data alat 2 distilasi dengan volume 6 liter tanpa kolektor

(variasi 5) ... 22

(19)

xix

Tabel 4.12 Data hasil perhitungan alat 1 dengan volume 10 liter

menggunakan kolektor dan absorber berluasan 1,6 m2

(variasi 1) ... 23

Tabel 4.13 Data hasil perhitungan alat 2 dengan volume 10 liter tanpa

kolektor (variasi 1) ... 23

menggunakan kolektor dan absorber berluasan 1,26 m2

(variasi 2) ... 24

menggunakan kolektor berluasan 1.03 m2 _{(variasi 3) ... 25}

Tabel 4.18 Data hasil perhitungan alat 1 dengan volume 8 liter menggunakan

kolektor dan absorber berluasan 1,03 m2 (variasi 4) ... 26

Tabel 4.19 Data hasil perhitungan alat 2 dengan volume 8 liter tanpa kolektor

(variasi 4) ... 26

Tabel 4.20 Data hasil perhitungan alat 1 dengan volume 6 liter menggunakan

kolektor dan absorber berluasan 1,03 m2 (variasi 5) ... 27

Tabel 4.21 Data hasil perhitungan alat 2 dengan volume 6 liter tanpa kolektor

(20)

xx

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto Alat Distilasi ... 56

Lampiran 2. Alat Bantu Pengukuran ... 57

Lampiran 3. Tabel Uap A-8 ... 58

Lampiran 3 Lanjutan Tabel Uap A-8 ... 59

Lampiran 4. Tabel Sifat Air A-9 ... 60

(21)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air bersih merupakan kebutuhan semua makhluk hidup untuk bertahan

hidup. Masih banyak daerah di Indonesia yang kekurangan air bersih karena air

yang ada seringkali terkontaminasi dengan tanah, air laut, dan bahan kimia pada

daerah sekitar perindustrian. Air yang kotor tidak akan layak dikonsumsi dan dapat

mengganggu kesehatan sehingga perlu adanya alat yang dapat memurnikan air.

Distilasi air energi surya adalah salah satu cara untuk mendapatkan air bersih

dengan cara menguapkan air kotor sehingga dapat memisahkan kotoran dengan uap

lalu mengembunkan uap tersebut dan menghasilkan air bersih. Alat ini memiliki

keuntungan yaitu mudah digunakan dan perawatan yang mudah.

Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya proses penguapan di

antaranya adalah kecepatan udara di atas permukaan zat cair, luas permukaan zat

cair, tekanan dan termperatur zat cair. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi

pengembunan antara lain adalah temperatur, tekanan dan kelembaban. Proses

distilasi air dimulai dari penguapan air kotor (air terkontaminasi) kemudian

mengembunkan kembali uap tersebut. Uap yang berasal dari air kotor tidak

membawa zat-zat yang mencemarinya, sehingga air yang dihasilkan dari

(22)

2

Unjuk kerja dari alat distilasi ini dapat ditentukan oleh jumlah air bersih

yang dapat dihasilkan, efisiensi destilator, dan efisiensi kolektor. Faktor yang

mempengaruhi jumlah air hasil distilasi yaitu keefektifan absorber dalam menerima

energi panas matahari, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap yang

terkumpul, massa atau volume air yang akan didistilasi, luas permukaan air yang

akan didistilasi, lama waktu pemanasan, dan temperatur air yang masuk ke dalam

alat distilasi. Absorber harus terbuat dari bahan dengan nilai absorbtivitas panas

yang tinggi agar mampu menerima panas dengan cepat dan pada umumnya

absorber dicat dengan warna hitam. Kaca penutup tidak boleh terlalu panas karena

jika terlalu panas, uap air akan sukar untuk mengembun. Volume air yang didistilasi

tidak boleh terlalu banyak karena akan memperlama proses penguapan. Tetapi jika

volume air terlalu sedikit akan membuat alat distilasi menjadi sangat panas dan akan

merusak alat distilasi tersebut umumnya kaca penutup akan pecah. Temperatur air

masuk alat distilasi diusahakan sudah tinggi agar mempercepat proses penguapan

yang terjadi. Cara yang dapat dilakukan untuk menaikkan temperatur air masuk

adalah dengan memberi pemanasan awal air sebelum memasuki alat distilasi. Salah

satu alat yang digunakan untuk memberikan pemanasan awal tersebut adalah

kolektor plat datar dengan pipa seri.

Permasalahan yang ada dalam distilasi air energi surya adalah masih

rendahnya unjuk kerja yang dihasilkan. Hal tersebut terjadi karena kurang

efektifnya proses penguapan dan pengembunan yang terjadi. Jenis absorber yang

sering digunakan adalah absorber bak dan kain. Jenis absorber bak adalah jenis

(23)

termasuk yang terendah. Rendahnya unjuk kerja distilasi jenis absorber bak

disebabkan jumlah massa air yang cukup banyak pada bak mengakibatkan proses

penguapan tidak cepat berlangsung. Penambahan kolektor dapat menaikkan

temperatur air dalam alat yang menyebabkan penguapan air semakin cepat.

Penggunaan reflektor pada sisi kolektor dapat membantu memantulkan energi surya

ke arah kolektor sehingga mampu menambah temperatur air.

1.2 Identifikasi Masalah

Pada latar belakang dijelaskan bahwa pada alat distilasi energi surya ada

dua proses utama yang terjadi, yaitu penguapan dan pengembunan. Proses

penguapan diantaranya dipengaruhi oleh temperatur air masukan dan volume air

yang akan dimurnikan. Pada penelitian ini, temperatur air masukan dinaikkan

dengan cara menambahkan kolektor plat datar dengan pipa seri dan reflektor yang

diletakkan di sisi luar kolektor, dan pemberian volume air dengan nilai yang

berbeda pada alat distilasi jenis bak akan mempengaruhi laju dan waktu penguapan.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari identifikasi masalah, dapat ditemukan beberapa rumusan

masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh luasan absorber terhadap unjuk kerja alat distilasi?

(24)

4

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini yakni meliputi:

1. Luasan bak distilasi 0,42 m2 2. Luasan kolektor pipa seri 0,5 m2

3. Luasan reflektor 0,47 m2

4. Energi panas yang diterima dianggap merata

5. Analisis data dilakukan dengan beberapa asumsi, diantaranya

temperatur pada setiap titik parameter pengukuran dianggap seragam

dalam suatu bidang, debit air yang mengalir melewati kolektor dianggap

konstan, dan tidak ada kebocoran pada alat distilasi.

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian alat distilasi air energi surya jenis bak dengan

menggunakan kolektor pipa seri ini adalah:

1. Menganalisis pengaruh luasan absorber terhadap unjuk kerja alat

distilasi

(25)

Manfaat dari penelitian alat distilasi air energi surya jenis bak dengan

kolektor pipa seri ini adalah:

1. Dapat dikembangkan menjadi prototype dan produk teknologi alat

distilasi energi surya sehingga dapat memenuhi kebutuhan air bersih

khususnya di daerah yang kesulitan mendapatkan air bersih.

2. Menambah kepustakaan mengenai teknologi distilasi dengan energi

(26)

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka

Beberapa penelitian tentang faktor yang mempengaruhi unjuk kerja alat

distilasi air energi surya, diantaranya: Pengaruh temperatur sekitar, jumlah energi

surya yang diterima alat distilasi (Arunkumar, et al., 2010). Pengaruh bahan dan

bentuk absorber (Mona M. Naim, 2002), pengaruh tebal dan kemiringan kaca

penutup (Ahmed Z Al-Garni, et al., 2011; Hitesh N Panchal, 2011), pengaruh

ketinggian air di bak air (Anil Kr. Tiwari, 2006), pengaruh jenis dan konsentrasi zat

kontaminasi serta warna air yang akan didistilasi (Mitesh I. Patel, n.d.), pengaruh

kondensor pasif eksternal maupun internal pada distilasi (Hassan E.S. Fath, 1993),

dan pengaruh beda temperatur air dalam bak distilasi dengan temperatur kaca (Pr.

Kaabi Abdenacer, 2007). Keuntungan alat distilasi energi surya sebagai penjernih

air diantaranya tidak memerlukan biaya tinggi dalam pembuatannya, pengoperasian

dan perawatannya mudah (Kunze, H. H., 2001). Penelitian pendinginan kaca pada

alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan kaca tunggal mendapatkan

adanya laju alir massa air pendingin optimum sebesar 1,5 m/s dibawah atau di atas

nilai optimum tersebut akan menyebabkan turunnya efisiensi (Janarthanan, et al.,

2006). Penelitian alat distilasi dengan penambahan kolektor meningkatkan

produksi harian sebesar 231% dan menurunkan efisiensi alat 2,5% (Ali A. Badran,

(27)

2.2 Landasan Teori

Pada sistem distilasi terdapat dua langkah utama yang dilakukan yaitu

penguapan dan pengembunan. Faktor yang mempengaruhi terjadinya proses

penguapan diantaranya adalah luas permukaan zat cair, aliran udara di atas

permukaan air, tekanan yang rendah, lama waktu pemanasan, dan temperatur air

yang akan didistilasi. Sedangkan faktor yang mempengaruhi pengembunan

diantaranya adalah perbedaan temperatur, tekanan, dan kelembaban. Komponen

utama yang terdapat pada alat distilasi air energi surya yaitu bak air dan kaca

penutup (Gambar 2.1). Bak air juga berfungsi sebagai absorber yaitu sebagai

penyerap energi panas matahari yang akan memanaskan air untuk diuapkan. Kaca

penutup berfungsi sebagai kondenser yang berfungsi untuk pengembunan uap air.

Bagian umum lain yang terdapat pada alat distilasi yaitu saluran air masuk (kotor)

dan saluran air keluar (bersih).

(28)

8

Keunggulan distilasi air energi surya jenis absorber bak diantaranya: tidak

memerlukan pengaturan aliran air masukkan dan tidak ada kerugian energi panas

karena keluarnya air yang tidak menguap dari alat distilasi. Sedangkan

kelemahannya adalah unjuk kerja distilasi jenis absorber bak merupakan yang

terendah dibandingkan distilasi jenis lainnya, misalnya jenis absorber kain.

Rendahnya unjuk kerja pada distilasi air energi surya jenis absorber bak

diantaranya disebabkan proses penguapan yang kurang efektif. Kurang efektifnya

proses penguapan disebabkan jumlah massa air yang besar tiap satuan luas

absorber. Selain itu, posisi absorber yang tidak sejajar dengan kaca penutup

menyebabkan terjadinya efek bayangan pada permukaan air sehingga jumlah energi

surya yang dapat diterima menjadi berkurang.

Efisiensi distilasi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi yang datang

selama waktu tertentu (Arismunandar, 1995). Efisiensi distilasi dapat dihitung

dengan meggunakan persamaan :

𝜂

𝑑

=

_{𝐴𝑐 . ∫ 𝐺}𝑚 . ℎ𝑡𝑓𝑔 0 .𝑑𝑡

(1)

dengan ηd adalah efisiensi distilasi (%), Ac adalah luasan kolektor (m2), dt adalah

lama waktu pemanasan (detik), G adalah radiasi surya yang datang (Watt/m2_{), hfg}

adalah panas laten penguapan air (kJ/kg), dan m adalah hasil air distilasi (kg).

Sebagian energi panas dari absorber akan dikonveksikan ke kaca. Energi yang

(29)

𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 = ℎ𝑘𝑜𝑛𝑣× (𝑇𝑊− 𝑇𝐶) (2)

dengan qkonv adalah bagian energi surya yang hilang karena konveksi (Watt/m2),

TW adalah temperatur air (K) , TC adalah temperatur kaca penutup (K), dengan kata

lain selisih Tw dan Tc disebut ∆T (oC), hkonv adalah koefisien konveksi

(Watt/m2.oC). koefisien konveksi ini dapat dihitung dengan:

ℎ𝑘𝑜𝑛𝑣 = 88,84 × 10−3 . (𝑇𝑊− 𝑇𝐶+_268,9×10𝑃𝑊−𝑃−3𝐶_−𝑃_𝑊× 𝑇𝑊) 1 3

(3)

energi penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

𝑞𝑢𝑎𝑝 = (16,27 × 10−3). 𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 . (_𝑇𝑃𝑊−𝑃𝐶

𝑊−𝑇𝐶 ) (4)

atau

𝑞

𝑢𝑎𝑝

=

𝑚 .ℎ_𝑑𝑡𝑓𝑔

(5)

dengan quap adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan

(Watt/m2_{), P}

W adalah adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), dan

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

dengan qc adalah energi berguna kolektor (Watt/m2), Ac adalah luasan kolektor

(m2), dan G adalah radiasi surya yang datang (Watt/m2). Untuk menghitung energi berguna kolektor dapat menggunakan Persamaan 2. Dimana mc adalah massa fluida

yang dihasilkan (kg), Cp adalah kalor spesifik pada tekanan konstan (kJ/kg.o_{C), dan}

ΔTkol adalah selisih temperatur kolektor dan air keluar kolektor atau ToutKol – TinKol

(oC).

(30)

10

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metodologi Penelitian

Pengambilan data pada penelitian ini menggunakan dua alat distilasi yaitu (1)

alat penelitian (distilasi bak dengan kolektor pipa seri dan reflektor dengan aliran

termosifon) dan (2) alat pembanding (distilasi bak tanpa kolektor pipa seri dan

reflektor dengan aliran termosifon). Pengambilan data kedua alat tersebut dilakukan

pada waktu yang bersamaan hal ini dilakukan karena energi surya akan selalu

berubah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen lapangan yang didahului

dengan studi literatur dari jurnal tentang penelitian distilasi air energi surya yang

pernah dilakukan. Selain itu, dilakukan juga studi literatur tentang teori-teori dasar

yang mendukung hipotesis dan analisis data. Eksperimen diawali dengan membuat

model distilasi air energi surya. Model kolektor yang akan digunakan pada

penelitian ini adalah kolektor dengan susunan pipa seri (Gambar 3.2). Setelah kedua

model alat eksperimen dan model kolektor selesai di buat maka langkah selanjutnya

adalah melakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan adalah uji kebocoran.

Langkah selanjutnya adalah pengambilan dan analisis data. Pengambilan data

dilakukan pada jam 08:00 sampai jam 16:00. Pengambilan data dilakukan secara

urut mulai dari variasi 1 sampai variasi 5. Setelah pengambilan data selesai

(31)

penyusunan artikel ilmiah. Artikel ilmiah yang telah disusun akan diseminarkan

dan akan diperbaiki untuk menjadi naskah skripsi.

3.2 Variabel yang Divariasikan

Untuk mengetahui efek dari perubahan volume air dan luasan reflektor

terhadap unjuk kerja alat distilasi jenis bak maka dilakukan beberapa variasi. Untuk

mengetahui efek tersebut terhadap unjuk kerja akan dilakukan variasi distilasi bak

menggunakan kolektor dengan variasi volume air di dalam bak sebesar 10 liter

dengan absorber dan reflektor berluasan 1,6 m2 (variasi 1), volume air sebesar 10 liter dengan luasan absorber dan reflektor sebesar 1,26 m2 (variasi 2), volume air sebesar 10 liter tanpa reflektor (variasi 3), volume air 8 liter tanpa reflektor (variasi

4), dan volume air 6 liter tanpa reflektor (variasi 5).

3.3 Langkah Penelitian

Penelitian akan dimulai dengan membuat alat penelitian dan dilanjutkan

dengan analisis data. Langkah-langkah penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan alat distilasi yaitu alat distilasi jenis bak menggunakan kolektor

seri beserta reflektor dan alat distilasi yakni alat distilasi jenis bak dengan

dimensi yang sama sebagai pembanding

2. Mempersiapkan alat-alat ukur yang akan digunakan di antaranya adalah

sensor temperatur, sensor etape, solar meter, microcontroller arduino,

(32)

12

3. Mengatur pemasangan reflektor dan pengisian volume air didalam bak

sesuai dengan variasi yang ditentukan

4. Memonitor parameter-parameter yang diukur oleh sensor

5. Melakukan pengulangan langkah 1 sampai 4 dengan variasi yang ditentukan

Pengambilan data untuk tiap variasi dilakukan selama delapan jam (08.00 –

16.00). Pengumpulan data dilakukan dengan sensor yang diatur dengan

mikrokontroler, sehingga dapat dilakukan pengambilan data setiap 10 detik. Data

perhitungan diambil dengan merata-ratakan semua parameter yang didapatkan

selama satu jam dalam delapan jam.

3.4 Skema dan Spesifikasi Alat

(33)

Spesifikasi alat distilasi bak adalah sebagai berikut :

1. Kemiringan kaca absorber 15o

2. Bak penampungan air terbuat dari multiplek 60 cm x 80 cm dengan

ketebalan 4,5 cm

3. Luasan absorber alat distilasi adalah 55,4 cm x 76 cm

4. Absorber terbuat dari alumunium plat dengan tebal 1,5 mm

5. Tebal dinding 3 cm

6. Dinding alat dilapisi dengan karet hitam dengan ketebalan 3 mm

7. Penutup alat mengunakan kaca dengan ketebalan 3 mm

Gambar 3.2 Kolektor pipa seri

Spesifikasi kolektor plat datar pipa paralel adalah sebagai berikut :

1. Kemiringan kolektor 30o

2. Dinding dan alas kolektor terbuat dari multiplek 62 cm x 81 cm dengan

(34)

14

3. Luasan bagian dalam kolektor adalah 55,4 cm x 76 cm

4. Tebal dinding adalah 3 cm

5. Dinding dilapisi dengan karet hitam dengan ketebalan 3 mm

6. Penutup kolektor mengunakan kaca dengan ketebalan 3 mm

7. Diameter pipa pada kolektor 1,5 cm

8. Sambungan antara plat dan pipa mengunakan las tembaga

Gambar 3.3 Alat distilasi air jenis bak menggunakan kolektor pipa seri dengan reflektor

Dalam penelitian ini digunakan dua buah alat, yaitu alat distilasi jenis bak

yang menggunakan kolektor dan reflektor (Alat 1) dan alat distilasi bak yang tanpa

(35)

3.5 Parameter yang Diukur

Pada penelitian ini parameter-parameter yang akan diukur diantaranya

adalah: temperatur absorber distilasi bak (Tw1), temperatur kaca distilasi bak (Tc1),

temperatur absorber distilasi bak alat pembanding (Tw2), temperatur kaca distilasi

bak alat pembanding (Tc2), temperatur absorber kolektor (Tw3), temperatur kaca

kolektor (Tc3), temperatur air masuk distilasi bak pada alat penelitian (Tin1),

kenaikan dan jumlah air distilasi yang dihasilkan (m),dan energi panas yang datang

dari energi surya(G). Dengan temperatur akan diukur dalam satuan oC, jumlah air distilasi yang dihasilkan dalam satuan liter, dan energi panas yang datang melalui

energi surya dalam satuan Watt/m2.

3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data

Alat-alat pendukung untuk pengambilan data pada penelitian ini adalah

sebagai berikut:

1. Solar meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya radiasi

matahari yang datang dalam satuan Watt/m2.

2. Gelas ukur adalah alat yang digunakan untuk menampung dan sekaligus

digunakan untuk melihat jumlah air hasil distilasi.

3. Sensor temperatur ini digunakan untuk mengetahui temperatur absorber,

temperatur kaca, temperatur air masuk, temperatur air keluar, temperatur

sekitar.

(36)

16

5. Microcontroller arduino digunakan untuk pengambilan data selama

penelitian dengan cara kerja menangkap sinyal dari sensor-sensor yang

telah dipasang pada alat.

6. Busur digunakan untuk membantu dalam pengukuran kemiringan disaat

pemasangan reflektor pada kolektor.

3.7 Langkah Analisis Data

Langkah analisis data dan pembahasan tentang fenomena yang terjadi

dilakukan dengan pembuatan grafik perbandingan. Untuk menganalisis efek

volume air didalam alat distilasi terhadap unjuk kerja akan dibuat grafik sebagai

berikut:

1. Analisis perbandingan unjuk kerja total harian pada variasi 3, 4, dan 5

2. Analisis perbandingan qc, quap, ∆T, hkonv , dan ∆T.hkonv pada variasi 3, 4,

dan 5

Untuk menganalisis efek luasan reflektor yang berupa penerimaan energi

surya terhadap unjuk kerja akan dibuat grafik sebagai berikut:

1. Analisis perbandingan unjuk kerja total harian pada variasi 1, 2, dan 3

2. Analisis perbandingan qc, quap, ∆T, hkonv , dan ∆T.hkonv pada variasi 1, 2,

(37)

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Berikut adalah data-data yang diperoleh selama penelitian. Data-data hasil

penelitian akan ditampilkan dalam rata-rata tiap jam.

Tabel 4.1 Data alat 1 dengan volume air 10 liter menggunakan kolektor dan reflektor berluasan 1.6 m2 (variasi 1)

(38)

18

Tabel 4.2 Data alat 2 dengan volume 10 liter tanpa kolektor (variasi 1)

Jam

(39)

Tabel 4.5 Data alat 1 dengan volume 10 liter menggunakan kolektor (variasi 3)

(40)

20

Jam

(41)

(42)

22

Tabel 4.10 Data alat 2 distilasi dengan volume 6 liter tanpa kolektor (variasi 5)

Jam

Tabel 4.11 Unjuk kerja rata-rata harian alat distilasi

Variasi

Alat 1 Alat 2

Radiasi Matahari Hasil air Efisiensi Hasil air Efisiensi

(43)

Tabel 4.12 Data hasil perhitungan alat 1 dengan volume 10 liter menggunakan kolektor dan absorber berluasan 1,6 m2 (variasi 1)

Waktu Tc Tw ∆T G hkonv quap ∆T. hkonv md

(44)

24

(45)

Tabel 4.16 Data hasil perhitungan alat 1 dengan volume 10 liter menggunakan kolektor berluasan 1.03 m2 (variasi 3)

Waktu Tc Tw _∆T G hkonv quap ∆T. hkonv md

(46)

26

Waktu Tc Tw ∆T G hkonv quap ∆T.

(47)

(48)

28

4.3 Analisis Pengaruh Volume Air terhadap Unjuk Kerja Variasi 3, 4 dan 5

Jumlah volume air yang akan didistilasi mempengaruhi laju penguapan

sehingga akan mempengaruhi unjuk kerja alat distilasi. Dengan penggunaan

kolektor pada alat 1 dapat mempengaruhi unjuk kerja alat distilasi dari penambahan

energi surya yang diterima kolektor sehingga energi yang diterima kolektor akan

mempengaruhi temperatur air dalam kolektor. Dengan penambahan luas reflektor

didapatkan nilai energi berguna (qc) yang dihasilkan kolektor dan dihitung melalui

persamaan (6) sehingga dapat digambarkan pada grafik:

Gambar 4.1 Perbandingan energi berguna pada penggunaan alat 1 terhadap qc pada volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter (variasi 3, 4 dan 5)

Dari Gambar 4.1 didapatkan nilai qc rata-rata dan nilai tertinggi yaitu pada

variasi 3 bernilai 10,5 watt. Dengan besarnya nilai qc, dapat memungkinkan adanya

peningkatan hasil air karena energi surya yang diterima semakin besar dan nantinya

akan mempengaruhi temperatur air dalam bak destilator.

(49)

Sesuai dengan variasi 3, 4, dan 5 dapat digambarkan grafik pengaruh

volume terhadap unjuk kerja:

Gambar 4.2 Perbandingan variasi volume terhadap efisiensi alat distilasi dengan volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter (variasi 3, 4 dan 5)

Dari Gambar 4.2 dapat dilihat efisiensi alat 2 variasi 3 tanpa kolektor lebih

besar dibanding alat 1 yang menggunakan kolektor. Efisiensi terbesar yaitu 43%

pada alat 2 yang tidak menggunakan kolektor dan reflektor dengan volume 8 liter

(variasi 4). Selisih efisiensi alat 1 dan alat 2 pada variasi 3 sebesar 22%, variasi 4

sebesar 26%, variasi 5 sebesar 21%.

Alat 2 memiliki efisiensi yang lebih besar dibanding alat 1 disebabkan oleh

luas absorber yang menggunakan kolektor lebih besar pada alat 1. Sehingga pada

saat dilakukan perhitungan dengan persamaan (1), nilai Ac yang lebih besar akan

memperkecil nilai efisiensi alat distilasi.

(50)

30

Gambar 4.3 Perbandingan variasi volume terhadap hasil air alat distilasi dengan volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter (variasi 3, 4 dan 5)

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat hasil air pada alat 1 sebesar 0,78 liter (0,75

kg/m2.hari) pada variasi 3, 0,73 liter (0,71 kg/m2.hari) pada variasi 4, dan 0,38 liter (0,37 kg/m2_{.hari) pada variasi 5. Hasil air pada alat 2 sebesar 0,64 liter (1,53}

kg/m2.hari) pada variasi 3, 0,72 liter (1,71 kg/m2.hari) pada variasi 4, dan 0,4 liter (0,97 kg/m2.hari) pada variasi 5. Jika dilakukan perhitungan, selisih hasil air pada

alat 1 lebih besar dibandingkan alat 2 yaitu sebesar 16,87% pada variasi 3 dan alat

2 lebih besar dibandingkan alat 1 yaitu sebesar 1,37% pada variasi 4, dan 5,26%

pada variasi 5.

Hal yang mempengaruhi hasil air dari ketiga variasi ini adalah energi surya

yang diterima alat, quap, ∆T, dan luasan absorber. Hasil air pada variasi 3 memiliki

nilai yang lebih besar pada alat 2 karena temperatur kaca yang lebih rendah daripada

alat 1. Jika dibandingkan variasi 5 mendapatkan hasil air yang lebih sedikit dari

variasi 3 dan variasi 4 karena energi surya yang diterima pada variasi 3 yang rendah

(51)

yaitu selisih 30% lebih kecil. Jika dihubungkan dengan Gambar 4.1, nilai qc

berbanding lurus dengan hasil air pada alat 1 dan pada Gambar 4.2, dapat dilihat

efisiensi tidak meningkat seiring dengan meningkatnya hasil air karena dipengaruhi

oleh luasan absorber yang berbeda.

Gambar 4.4 Perbandingan variasi volume air yang akan didistilasi terhadap quap dengan volume 10 liter, 8 liter, dan 6 liter (variasi 3, 4 dan 5)

Dari hasil perhitungan quap sesuai dengan persamaan (4), didaparkan grafik

seperti yang terdapat pada Gambar 4.4. Selisih nilai quap yaitu sebesar 21,64% pada

variasi 3, 8,27% pada variasi 4, 4,36% pada variasi 5. Nilai quap akan mempengaruhi

laju penguapan. Semakin besar nilai quap, laju penguapan akan semakin besar.

4.3.1 Volume air pada alat 1 dengan kolektor dan alat 2 tanpa kolektor sebesar 10 liter (variasi 3)

(52)

32

(variasi 4) dan selisih efisiensi alat 1 dan alat 2 pada variasi 3 sebesar 22%.

Dari Gambar 4.4, dapat dilihat hasil perhitungan rata-rata quap alat 1 dan alat

2 pada variasi 3. Hasil quap terbesar didapatkan pada alat 2 dengan selisih 21,65

W/m2 (40%) dibanding alat 1. Besaran nilai quap akan mempengaruhi laju

penguapan dan hasil air yang semakin besar. Dari hasil perhitungan, nilai quap pada

alat 2 variasi 3 didapatkan hasil air yang terbanyak per luasan absorber (1,53

kg/m2.hari).

(53)

Gambar 4.6 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T dengan volume 10 liter (variasi 3)

Gambar 4.5 dan 4.6 menunjukkan bahwa ∆T dan hkonv meningkat seiring

berjalannya waktu. Gambar 4.5 dan 4.6 menunjukkan nilai hkonv pada alat 1 lebih

besar dibanding alat 2 dengan selisih hkonv rata-rata sebesar 1,40% dan selisih ∆T

rata-rata sebesar 0,45%. Jika dihubungkan dengan hasil air variasi 3 (Gambar 4.3),

hasil air yang didapatkan alat 1 memiliki selisih yang besar dengan alat 2. Jika

dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai energi yang

digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke kaca. Nilai

∆T dan hkonv dapat digambarkan dalam grafik: -6

-4 -2 0 2 4 6 8 10

8 9 10 11 12 13 14 15 16

∆T

(

oC)

Jam

Alat 1

(54)

34

Gambar 4.7 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T.hkonv dengan volume 10 liter (variasi 3)

Dari Gambar 4.7, dapat dilihat nilai ∆T.hkonv pada alat 2 lebih besar

dibanding alat 1. Pada jam 8-9, Setelah dilakukan perhitungan didapatkan selisih

rata-rata ∆T.hkonv harian sebesar 21,71%. Hal ini menunjukkan bahwa energi yang

digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi ke kaca terbesar pada alat 2.

4.3.2 Volume pada alat 1 dengan kolektor dan alat 2 tanpa kolektor sebesar 8 liter (variasi 4)

(variasi 4). Selisih efisiensi alat 1 dan alat 2 pada variasi 3 sebesar 26%.

Dari Gambar 4.4, dapat dilihat hasil perhitungan rata-rata quap alat 1 dan alat

(55)

selisih 8,27 W/m2 (15%). Besaran nilai quap akan mempengaruhi laju penguapan dan

hasil air yang semakin besar. Dari hasil perhitungan, nilai quap pada alat 1 dapat

menghasilkan hasil air harian yang lebih banyak per satuan luasan absorber sebesar

1,03 m2.

luas absorber yang menggunakan kolektor lebih besar pada alat Sehingga pada saat

dilakukan perhitungan efisiensi dengan persamaan (1), nilai Ac yang lebih besar

akan memperkecil nilai efisiensi alat distilasi.

Terdapat beberapa faktor lain yang mempengaruhi unjuk kerja alat distilasi

pada variasi 4, digambarkan pada grafik:

(56)

36

Gambar 4.9 Perbandingan variasi volume terhadap ∆T dengan volume 8 liter (variasi 4)

besar dibanding alat 2 dengan selisih hkonv rata sebesar 19,21% dan selisih

rata-rata ∆T sebesar 18,53%. Jika dihubungkan dengan hasil air variasi 4 (Gambar 4.3),

hasil air yang didapatkan alat 1 memiliki selisih yang besar jika dibandingkan

dengan alat 2. Jika dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut

sebagai energi yang digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi dari

(57)

Gambar 4.10 Perbandingan variasi volume air yang akan didistilasi terhadap

∆T.hkonv dengan volume 8 liter (variasi 4)

dibanding alat 2. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan selisih rata-rata

∆T.hkonv harian sebesar 11,31%. Hal ini menunjukkan bahwa energi yang digunakan

untuk memindahkan panas secara konveksi ke kaca pada alat 1 lebih besar

dibanding alat 2.

4.3.3 Volume pada alat 1 dan 2 sebesar 6 liter (variasi 5)

pada alat 2 yang tidak menggunakan kolektor dengan. Selisih efisiensi alat 1 dan

alat 2 pada variasi 5 sebesar 21%.

(58)

38

saat dilakukan perhitungan efisiensi dengan persamaan (1), nilai Ac yang lebih

besar akan memperkecil nilai efisiensi alat distilasi.

Gambar 4.11 Perbandingan variasi volume terhadap hkonv dengan volume 6 liter (variasi 5)

(59)

besar dibanding alat 2 dengan selisih hkonv rata-rata sebesar 5% dan selisih ∆T

rata-rata sebesar 5,48%. Jika dihubungkan dengan hasil air variasi 5 (Gambar 4.3), hasil

air yang didapatkan alat 2 memiliki selisih yang besar jika dibandingkan dengan

alat 1. Jika dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai

energi yang digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke

kaca. Nilai ∆T dan hkonv dapat digambarkan dalam grafik:

Gambar 4.13 Perbandingan variasi volume air yang akan didistilasi terhadap

∆T.hkonv dengan volume 6 liter (variasi 5)

dibanding alat 1. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan selisih ∆T.hkonv harian

rata-rata sebesar 9,07%. Hal ini menunjukkan bahwa energi yang digunakan untuk

memindahkan panas ke kaca secara konveksi pada alat 2 lebih besar dibanding alat

(60)

40

4.4 Analisis Pengaruh Luasan Absorber terhadap Unjuk Kerja pada Variasi 1, 2 dan 3

Penambahan luasan reflektor dapat mempengaruhi unjuk kerja alat distilasi

dari penambahan energi surya yang diterima kolektor. Semakin besar luasan

reflektor, energi yang diterima kolektor akan lebih fokus sehingga akan

mempengaruhi temperatur air dalam kolektor. Dengan penambahan luas reflektor

didapatkan nilai energi berguna (qc) yang dihasilkan kolektor dan dihitung melalui

persamaan (6) sehingga dapat digambarkan pada grafik:

Gambar 4.14 Perbandingan energi berguna pada penggunaan alat 1 terhadap qc dengan luasan 1,6 m2, 1,26 m2, 1.03 m2 (variasi 1, 2, dan 3)

Luasan reflektor alat distilasi mempengaruhi laju penguapan sehingga akan

berpengaruh juga terhadap unjuk kerja alat distilasi. Sesuai dengan variasi 1, 2, dan

(61)

Gambar 4.15 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap efisiensi alat

distilasi dengan luasan 1,6 m2, 1,26 m2, 1.03 m2 (variasi 1, 2, dan 3)

Dari Gambar 4.15 dapat dilihat efisiensi alat 2 tanpa kolektor lebih besar

dibanding alat 1 yang menggunakan kolektor dan reflektor. Efisiensi terbesar yaitu

43% pada alat 2 yang tidak menggunakan kolektor dan reflektor. Selisih efisiensi

alat 1 dan alat 2 pada variasi 1 sebesar 22%, variasi 2 sebesar 26%, variasi 3 sebesar

21%.

luas absorber yang menggunakan kolektor lebih besar pada alat 1. Sehingga pada

saat dilakukan perhitungan dengan persamaan (1), nilai Ac yang lebih besar akan

(62)

42

Gambar 4.16 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap hasil air dengan luasan 1,6 m2, 1,26 m2, 1.03 m2 (variasi 1, 2, dan 3)

Dari Gambar 4.16 dapat dilihat hasil air pada alat 1 sebesar 0,83 liter (0,53

kg/m2.hari) pada variasi 1, 0,95 liter (0,75 kg/m2.hari) pada variasi 2, dan 0,78 liter

(0,75 kg/m2.hari) pada variasi 3. Hasil air pada alat 2 sebesar 0,69 liter (1,64 kg/m2.hari) pada variasi 1, 0,80 liter (1,92 kg/m2.hari) pada variasi 2, dan 0,64 liter (1,53 kg/m2_{.hari) pada variasi 3. Jika dilakukan perhitungan, selisih hasil air total}

harian pada alat 1 lebih besar dibandingkan alat 2 yaitu sebesar 16,87% pada variasi

1, 14,89% pada variasi 2, 17,95% pada variasi 3. Hal yang mempengaruhi hasil air

dari ketiga variasi ini adalah energi surya yang diterima alat, quap, ∆T, hkonv, dan

qkolektor. Hasil air pada variasi 3 memiliki nilai yang lebih besar pada alat 1 karena

temperatur kaca yang lebih rendah daripada alat 2.

(63)

Gambar 4.17 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap quapdengan luasan 1,6 m2_{, 1,26 m}2_{, 1.03 m}2_{(variasi 1, 2, dan 3)}

Dari hasil perhitungan quap sesuai dengan persamaan (4), didaparkan grafik

seperti yang terdapat pada Gambar 4.17. Selisih nilai quap yaitu sebesar 19% pada

variasi 1, 14% pada variasi 2, 41% pada variasi 3. Nilai quap akan mempengaruhi

laju penguapan. Semakin besar nilai quap, laju penguapan akan semakin besar. Jika

dihubungkan dengan Gambar 4.16, nilai quap berbanding lurus terhadap hasil air.

Terdapat faktor lain yang mempengaruhi unjuk kerja alat distilasi yaitu ∆T dan

hkonv.

4.4.1 Luasan alat 1 dengan reflektor berluasan 1,6 m2_{dan alat 2 tanpa} reflektor berluasan 0,42 m2_{(variasi 1)}

besar dibanding alat 1 yang menggunakan kolektor dan reflektor. Efisiensi terbesar

yaitu sebesar 33% pada alat 2 yang tidak menggunakan kolektor dengan selisih

efisiensi alat 1 dan alat 2 pada variasi 1 sebesar 22%. Alat 2 memiliki efisiensi yang

(64)

44

lebih besar dibanding alat 1 disebabkan oleh luas absorber yang menggunakan

kolektor dan reflektor lebih besar pada alat 1. Sehingga pada saat dilakukan

perhitungan efisiensi dengan persamaan (1), nilai Ac yang semakin besar akan

Dari Gambar 4.16 hasil air terbesar didapatkan pada alat 1 dengan hasil total

0,83 liter dan hasil air per luasan absorber terbesar didapatkan pada alat 2 dengan

hasil 1,64 kg/m2_{.hari. Nilai efisiensi pada alat 2 bernilai lebih besar dikarenakan}

luasan absorber yang lebih kecil dari alat 1.

(65)

Gambar 4.19 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T dengan alat 1 berluasan 1,6 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2 (variasi 1)

Gambar 4.18 dan 4.19 menunjukkan bahwa ∆T dan hkonv bernilai negatif

karena energi surya yang kecil pada jam 8-9 dan meningkat seiring berjalannya

waktu. Gambar 4.18 dan 4.19 menunjukkan nilai hkonv rata-rata pada alat 1 lebih

besar dibanding alat 2 dengan selisih hkonv rata-rata sebesar 15,71% dan ∆T

rata-rata sebesar 3,46%. Jika dilihat pada hasil air (Gambar 4.16), hasil air yang

didapatkan alat 1 memiliki selisih yang besar dibanding alat 2 yaitu sebesar 16,87%.

Jika dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai energi

yang digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke kaca.

(66)

46

Gambar 4.20 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T.hkonv dengan alat 1 berluasan 1,6 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2 (variasi 1)

untuk memindahkan panas secara konveksi ke kaca pada alat 2 lebih besar.

4.4.2 Luasan alat 1 dengan reflektor berluasan 1,26 m2_{dan alat 2 tanpa} reflektor berluasan 0,42 m2_{(variasi 2)}

Dari Gambar 4.15 dapat dilihat efisiensi alat 2 variasi 2 tanpa kolektor dan

reflektor lebih besar dibanding alat 1 yang menggunakan kolektor. Efisiensi yang

dihasilkan yaitu 43% pada alat 2 yang tidak menggunakan kolektor. Selisih efisiensi

alat 1 dan alat 2 pada variasi 2 sebesar 22%. Alat 2 memiliki efisiensi yang lebih

besar dibanding alat 1 disebabkan oleh luas absorber yang menggunakan kolektor

(67)

efisiensi dengan persamaan (1), nilai Ac yang semakin besar akan memperkecil

nilai efisiensi alat distilasi. Dari Gambar 4.16 hasil air terbesar didapatkan pada alat

1 variasi 2 dengan hasil total 0,8 liter dan hasil air per luasan absorber terbesar

didapatkan pada alat 2 dengan hasil 1,92 kg/m2.hari. Nilai efisiensi pada alat 2

bernilai lebih besar dikarenakan luasan absorber yang lebih kecil dari alat 1.

Gambar 4.21 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap hkonv dengan alat 1 berluasan 1,26 m2_{dan alat 2 berluasan 0,42 m}2_{(variasi 2)}

(68)

48

Gambar 4.21dan 4.22 menunjukkan bahwa ∆T dan hkonv meningkat seiring

besar dibanding alat 2 dengan selisih hkonv rata-rata sebesar 16,02% dan ∆T

rata-rata sebesar 4,38%. Nilai negatif pada jam 8-9 didapatkan karena energi surya yang

diterima alat kecil. Jika dilihat pada hasil air (Gambar 4.16), hasil air yang

didapatkan alat 1 memiliki selisih yang lebih besar dibanding alat 2. Jika dilakukan

perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai energi yang digunakan

untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke kaca. Nilai ∆T dan hkonv

dapat digambarkan dalam grafik:

Gambar 4.23 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T.hkonv dengan alat 1 berluasan 1,26 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2(variasi 2)

(69)

4.4.3 Luasan alat 1 tanpa reflektor berluasan 1,03 m2_{dan alat 2 tanpa} reflektor berluasan 0,42 m2_{(variasi 3)}

Dari Gambar 4.15 dapat dilihat efisiensi alat 2 variasi 3 tanpa kolektor dan

reflektor lebih besar dibanding alat 1 yang menggunakan kolektor. Efisiensi yang

dihasilkan yaitu 34% pada alat 2 yang tidak menggunakan kolektor. Selisih efisiensi

alat 1 dan alat 2 pada variasi 3 sebesar 22%. Alat 2 memiliki efisiensi yang lebih

besar dibanding alat 1 disebabkan oleh luas absorber yang menggunakan kolektor

dan reflektor lebih besar pada alat 1. Sehingga pada saat dilakukan perhitungan

efisiensi dengan persamaan (1), nilai Ac yang semakin besar akan memperkecil

nilai efisiensi alat distilasi. Dari Gambar 4.16 hasil air terbesar didapatkan pada alat

1 dengan hasil total 0,78 liter dan hasil air per luasan absorber terbesar didapatkan

pada alat 2 dengan hasil 1,53 kg/m2.hari. Hasil air per luasan absorber pada alat 2 bernilai besar dikarenakan luasan absorber yang lebih kecil dari alat 1.

(70)

50

Gambar 4.25 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T dengan alat 1 berluasan 1,03 m2_{dan alat 2 berluasan 0,42 m}2_{(variasi 3)}

besar dibanding alat 2 dengan selisih hkonv rata-rata sebesar 1,4% dan ∆T rata-rata

sebesar 0,45%. Nilai negatif pada jam 8-9 didapatkan karena energi surya yang

diterima alat bernilai rendah. Jika dilihat pada hasil air (Gambar 4.16), hasil air yang

didapatkan alat 1 memiliki selisih yang lebih besar dibanding alat 2. Jika dilakukan

perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai energi yang digunakan

untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke kaca. Nilai ∆T dan hkonv

(71)

Gambar 4.26 Perbandingan variasi luasan absorber terhadap ∆T.hkonv dengan alat 1 berluasan 1,03 m2 dan alat 2 berluasan 0,42 m2(variasi 3)

(72)

52 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap variasi luasan absorber dan

volume air, maka dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya adalah:

1. Penambahan luasan absorber berupa pemberian kolektor dan reflektor

mendapatkan hasil air yang lebih banyak. Dengan penggunaan kolektor

dan reflektor, efisiensi berkurang karena pengaruh luasan absorber dan

tidak sebanding dengan hasil air yang didapatkan. Pada penelitian ini,

alat 1 yang menggunakan absorber berluasan 1,26 m2_menghasilkan

hasil air total yang paling besar yaitu 0,95 liter (0,75 kg/m2.hari). Hasil air per luasan alat dan efisiensi terbesar pada alat 2 yang tidak

menggunakan kolektor dan reflektor yaitu secara berurut 1,92

kg/m2.hari dan 43%.

2. Pengaruh volume air terhadap unjuk kerja terdapat pada faktor

penguapan, yaitu semakin kecil luas permukaan air yang akan

didistilasi, laju penguapan akan semakin cepat. Pada penelitian ini

didapatkan efisiensi alat dengan volume 8 liter (sedang) berluasan 0,42

m2 yaitu 34%. Hal ini dipengaruhi oleh luasan alat yang menggunakan

kolektor yang lebih besar, selisih ∆T yang lebih besar dan energi yang

besar untuk memindahkan panas ke kaca pada variasi tersebut. Hasil air

(73)

(74)

54

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed Z Al-Garni, et al., 2011. Effect of glass slope angle and water depth on

productivity of double slope solar still. Journal of Scientific & Industrial Research,

October, Volume 70, pp. 884-890.

Ali A. Badran, et al., 2005. A solar still augmented with a flat-plate collector.

Desalination, Volume 172, p. 227–234.

Anil Kr. Tiwari, G. T., 2006 . Effect of water depths on heat and mass transfer in a

passive solar still: in summer climatic condition. Desalination , Volume 195 , p.

78–94.

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

Arunkumar, T. et al., 2010. Study of thermo physical properties and an

improvement in production of distillate yield in pyramid solar still with boosting

mirror. Indian Journal of Science and Technology, August, 3(8), pp. 879-884.

Hassan E.S. Fath, S. M. E., 1993. Effect of adding a passive condenser on solar still

performance. Energy Conversion and Management, January, 34(1), pp. 63-72.

Hitesh N Panchal, 2011. Effect of Varying glass cover thickness on performance of

Solar still: in a Winter Climate Conditions. International Journal Of Renewable

Energy Research, 1(4), pp. 212-223.

Janarthanan, et al., 2006. Performance of floating cum tilted-wick type solar still

with the effect of water flowing over the glass cover. Desalination, Volume 190,

pp. 51-62.

Kunze, H. H., 2001. A New Approach To Solar Desalination For Small- And

Medium-Size Use In RemoteAreas, Desalination, 139, pp 35-41.

Mitesh I. Patel, P. M. M. S. I., n.d. Effect of dye on distillation of a single slope

active solar still coupled with evacuated glass tube solar collector. International

(75)

Mona M. Naim, M. A. A. E. K., 2002. conventional solar stills Part 1.

Non-conventional solar stills with charcoal particles as absorber medium. Desalination,

Volume 153, pp. 55-64.

Pr. Kaabi Abdenacer, S. N., 2007 . Impact of temperature difference (water-solar

(76)

56

LAMPIRAN

(77)

(78)

58

(79)

(80)

60

(81)