EFEK ABSORBER BERALUR PADA UNJUK KERJA DISTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS KAIN TUGAS AKHIR. Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan

(1)

EFEK ABSORBER BERALUR PADA UNJUK KERJA DISTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS KAIN

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh : A.YUDHA KUNCORO

NIM : 175214052

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2020

(2)

EFFECT OF GROOVED ABSORBER ON WICK TYPE SOLAR WATER DISTILLATION PERFORMANCE

FINAL PROJECT

Presented As Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Engineering Degree

In Mechanical Engineering

Arraged by : A.YUDHA KUNCORO Student Number : 175214052

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

UNIVERSITY OF SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2020

(3)

vii ABSTRAK

Air bersih merupakan kebutuhan pokok bagi seluruh makhluk hidup. Sebagian besar sumber air bersih yang tersedia tercemar akibat kegiatan yang dilakukan oleh manusia. Distilasi air energi surya merupakan salah satu metode untuk menjernihkan air yang terkontaminasi menjadi air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Tujuan dari penelitian ini adalah menyajikan pendekatan baru untuk meningkatkan unjuk kerja destilasi air tenaga surya dengan menggunakan absorber beralur jenis kain.

Penggunaan absorber beralur jenis kain ini adalah salah satu bentuk inovasi baru untuk kinerja destilasi air energi surya. Absorber pada penelitian ini terbuat dari alumunium yang dicat warna hitam serta jenis kain yang digunakan adalah tisu yang disusun diatas permukaan absorber yang berguna untuk meningkatkan efektifitas proses pengupan. Luas pada absorber sebesar 0,51 m²dengan kemiringan . Penelitian ini dilakukan dilapangan kampus 3 Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta selama 8 jam dari pukul 08.00 WIB hingga 16:00 WIB. Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah (1) variasi dengan laju aliran air sebesar 3,6 L/jam, 4,8 L/jam dan 7,6 L/jam. (2) variasi dengan penambahan sirip kaca pada alat absorber beralur dengan laju aliran 3,6 L/jam. Bedasarkan penelitian yang dilakukan variasi dengan laju aliran air hasil terbaik terdapat di variasi 4,8 L/jam dengan hasil sebesar 540 ml (1,05 L/m².hari) dan efisiensi mencapai 29%. Pada variasi penambahan sirip kaca, absorber beralur mengalami peningkatan sebesar 22%

dibandingkan absorber rata dengan mendapatkan hasil distilasi sebesar 1040 ml (2,03 L/m².hari) dan efisiensi mencapai 30%.

Kata kunci : absorber beralur, distilasi, jenis kain.

(4)

viii ABSTRACT

Clean water is a basic necessity for all living things. Most of the available clean water sources are polluted due to human activities. Distillation of solar energy water is one of the methods to purify contaminated water into clean water that is feasible for consumption. The purpose of this study is to present a new approach to improve the performance of solar water distillation by using a wick-type grooved absorber. The use of this type of wick-flowing absorber is one of the innovations for the performance of solar energy water distillation. Absorber in this study is made of aluminium painted in black colour and the type of wick used is a tissue arranged on the surface of the absorber that is useful to improve the effectiveness of the harvesting process. The area at the absorber is 0.51 m² T d campus 3 Sanata Dharma University, Yogyakarta for 8 hours from 08.00 WIB to 16:00 WIB.

Variations carried out in this study were (1) variations with water flow rates of 3.6 L/h, 4.8 L/h and 7.6 L/h. (2) variation with the addition of glass fins in the flow absorber with a flow rate of 3.6 L / hour. Based on the research conducted variations with the best result water flow rate is found in the variation of 4.8 L / hour with a result of 540 ml (1,05 L/m².hari), and efficiency reached 29%. In the variation of the addition of glass fins, the grooved absorber increased by 22% compared to the flat absorber by obtaining a distillation yield of 1040 ml (2.03 L/m².day), and an efficiency of up to 30%.

Keyword : Grooved absorber, distillation, wick type.

(5)

xi DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

LEMBAR PERNYATAAN ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 2

1.3 Rumusan Masalah ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Tujuan Penelitian ... 3

1.6 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II ... 4

TINJAUAN PUSTAKA... 4

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan... 4

2.2 Landasan Teori ... 8

2.3 Persamaan yang Digunakan ... 9

2.4 Kerangka Penelitian ... 11

2.4 Hipotesis ... 12

BAB III... 13

METODE PENELITIAN ... 13

3.1 Metode Penelitian ... 13

3.2 Diagram Alir Proses Penelitian. ... 14

(6)

xii

3.3 Skema dan Spesifikasi Alat... 15

3.4 Parameter yang Divariasikan ... 17

3.5 Langkah Analisis ... 17

3.6 Variabel yang Dikukur ... 17

3.7 Peralatan Pendukung Pengambilan Data ... 18

3.8 Langkah Penelitian ... 18

BAB IV ... 20

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 20

4.1 Data Penelitian ... 20

4.2 Hasil Perhitungan ... 23

4.3. Pembahasan ... 27

4.3.1 Efek laju aliran terhadap unjuk kerja distilasi. ... 27

4.3.2 Efek penggunakan sirip kaca pada unjuk kerja distilasi. ... 35

BAB V ... 42

KESIMPULAN DAN SARAN ... 42

5.1 Kesimpulan ... 42

5.2 Saran ... 42

DAFTAR PUSAKA ... 44

LAMPIRAN ... 46

(7)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema alat Sakthivel Shanmugasundaram and Alwarsamy, 2010 ... 4

Gambar 2. Skema alat Sharshir et al., 2016 ... 5

Gambar 3. Skema alat El-Agouz et al., 2015 ... 5

Gambar 4. Skema dan alat distilasi Karthick Munisamy et al., 2019 ... 6

Gambar 5. Skema alat Omara et al., 2016 ... 7

Gambar 6. Alat distilasi Pal et al., 2017... 7

Gambar 7. Skema alat distilasi tipe kain ... 9

Gambar 8. Skema arah laju aliran massa air. ... 11

Gambar 9. Skema diagram alir proses penelitian ... 14

Gambar 10. Skema alat destilasi energi surya jenis absorber alur. ... 15

Gambar 11. Absorber alur ... 16

Gambar 12. Penggunaan sirip kaca pada alat distilasi ... 16

Gambar 13. Perbandingan efisiensi AR dan AL pada setiap variasi laju aliran... 27

Gambar 14. Perbandingan hasil distilasi AL dan AR pada setiap variasi laju aliran . 28 G mb P b m (∆T) AL AR j aliran. ... 29

Gambar 16. Rata- b m (∆T) AL AR variasi laju aliran ... 30

Gambar 17. Perbandingan intensitas radiasi matahari AL dan AR pada setiap variasi laju aliran. ... 31

Gambar 18. Rata-rata temperatur absorber pada setiap varasi laju aliran. ... 32

Gambar 19. Skema permukaan absorber pada AL ... 33

Gambar 20. Skema permukaan absorber pada AR ... 33

Gambar 21. Perbandingan nilai energi penguapan AL dan AR pada variasi laju aliran. ... 34

(8)

xiv

Gambar 22. Perbandingan nilai energi konveksi AL dan AR pada setiap variasi laju aliran. ... 35 Gambar 23. Perbadingan efisiensi AR dan AL sirip pada variasi laju aliran

3,6 L/jam ... 36 Gambar 24. Perbandingan hasil AR dan AL sirip pada variasi laju aliran

3,6 L/jam. ... 37 G mb 2 P b m (∆T) AR AL j

3,6 L/jam. ... 37 Gambar 26. Intensitas radiasi pada variasi 3,6 L/jam dan sirip kaca. ... 38 Gambar 27. Perbandingan rata-rata temperatur absorber AR dan AL sirip pada

variasi laju aliran 3,6 L/jam... 39 Gambar 28. Perbandingan rata-rata temperatur kaca AR dan Al sirip pada variasi

laju aliran 3,6 L/jam ... 39 Gambar 29. Perbandingan nilai energi penguapan AR dan AL sirip pada variasi

laju aliran 3,6 L/jam ... 40 Gambar 30. Pebandingan nilai nilai energi konveksi AR dan AL sirip pada variasi

laju aliran 3,6 L/jam. ... 41

(9)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Penelitian AL pada variasi laju aliran 3,6 L/jam ... 20

Tabel 4. Penelitian AR pada variasi laju aliran 3,6 L/jam ... 21

Tabel 5. Penelitian AR pada variasi laju aliran 4,8 L/jam ... 21

Tabel 6. Penelitian AR pada variasi laju aliran 7.6 L/jam ... 22

Tabel 7. Penelitian AL dengan menggunakan sirip kaca pada variasi 3,6 L/jam ... 22

Tabel 8. Penelitian AR sebagai pembanding AL dengan sirip. ... 23

Tabel 9. Hasil perhitungan AL pada variasi laju aliran 3,6 L/jam ... 23

Tabel 12. Hasil perhitungan AR pada variasi laju aliran 3,6 L/jam ... 24

Tabel 15. Hasil perhitungan AL dengan mengunakan sirip kaca pada variasi laju aliran 3,6 L/jam. ... 26

Tabel 16. Hasil perhitungan AR sebagai pembanding AL dengan sirip. ... 26

(10)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Meskipun air menutupi 70% dipermukaan bumi namun persediaan air minum adalah salah satu masalah utama diberbagai negara – negara tertentu (El-Agouz, El- Samadony and Kabeel, 2015). Dengan bertambahnya pertumbuhan penduduk di penjuru bumi namun tidak diimbangi dengan persediaan air bersih. Sebagian besar sumber air bersih tercemar karena terkontaminasi bahan kimia yang diakibatkan oleh kegiatan manusia. Air minum berperan penting bagi kehidupan manusia berfungsi sebagai cairan tubuh, pembentuk sel, dan sebagai pelarut makanan. Air yang layak minum adalah air yang bebas dari kotoran, bakteri, zat-zat yang bersifat buruk bagi manusia.

Salah satu cara untuk mendapatkan air bersih yaitu dengan cara pemurnian terhadap air yang telah terkontaminasi. Oleh karena itu untuk memurnikan air tersebut distilasi tenaga surya merupakan suatu proses yang efisien karena menggunakan sumber energi yang ramah lingkungan dan berbasis energi terbarukan.

Prinsip utama dari proses distilasi yaitu penguapan dan pengembunan. Air yang menguap akan mengembun jika temperatur kaca pada alat tersebut lebih rendah dari pada suhu air tersebut. Sehingga embun tersebut akan menjadi titik-titik air yang menempel pada kaca. Setelah titik-titik air tersebut semakin banyak kemudian akan mengalir ke saluran air bersih sehingga menghasilkan air bersih serta siap untuk dikonsumsi.

Pada dasarnya jenis absorber yang sering digunakan yakni absorber jenis bak dan absorber jenis kain. Penelitian ini menggunakan alat distilasi air jenis absorber kain. Namun penggunaan alat distilasi jenis ini masih tergolong memiliki

(11)

efisiensi yang rendah. Rendahnya efisiensi dipengaruhi akibat air yang mengalir di permukaan absorber tidak sepenuhnya merata dan laju aliran yang terlalu besar.

Ketidakmerataan tersebut disebabkan oleh sifat kapilaritas kain yang kurang baik sehingga air yang diserap oleh kain tidak sepenuhnya merata. Maka dari itu, pada penelitian ini menggunakan kain jenis tisu. Tisu tersebut memiliki ketebalan yang tipis serta memiliki kapilaritas yang baik.

Efisiensi alat distilasi energi surya dipengaruhi oleh banyaknya air hasil yang dihasilkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi banyaknya jumlah hasil distilasi yakni keefektifan absorber dalam menyerap panas serta keefektifan kaca dalam meneruskan energi surya dan sebagai tempat pengembunan. Syarat pengembunan pada proses distilasi ini ialah apabila kaca memiliki temperatur yang rendah dibandingkan dengan temperatur absorber. Maka pada penelitian ini juga menggunakan mekanisme sirip kaca. Diharapkan penggunakan sirip kaca tersebut hasil air distilasi akan meningkat karena sirip kaca tersebut mampu menambah luasan kaca penutup tersebut. Dengan menambahnya luasan kaca penutup proses laju pengembunan akan bertambah karena perpindahkan konveksi dari kaca ke lingkungan lebih besar.

1.2 Identifikasi Masalah

Pada subbab sebelumnya mennyatakan bahwa unjuk kerja pada alat distilasi energi surya tersebut masih memiliki efisiensi yang rendah. Untuk meningkatkan unjuk kerja alat distilasi energi surya tersebut dengan meningkatkan laju penguapan dan pengembunan. Proses penguapan dipengaruhi oleh jumlah massa air yang dipanasi serta keefektifan absorber dalam menyerap panas. Pada penelitian ini untuk meningkatkan proses penguapan dengan mengetahui laju aliran yang paling efektif.

Variasi laju aliran yang digunakan pada penelitian ini sebesar 3,6 L/jam, 4,8 L/j, dan 7,6 L/jam. Dan untuk meningkatkan proses pengembunan pada penelitian ini dengan melakukan variasi sirip kaca pada kaca penutup.

(12)

1.3 Rumusan Masalah

Bedasarkan dari identifikasi masalah tersebut, perumusan masalah pada penelitian ini sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh laju aliran air terhadap unjuk kerja distilasi?

2. Bagaimana efek sirip kaca terhadap unjuk kerja distilasi?

1.4 Batasan Masalah

Bedasarkan perumusan masalah diatas, terdapat batasan masalah sebagai berikut :

1. Luasan alat distilasi 0,51 m² terdapat 10 buah rongga alur.

2. Pengambilan data dilakukan selama 8 jam dilapangan.

3. Kain tisu secara merata diletakan dipermukaan absorber.

4. Temperatur absorber dianggap sebagai temperatur air.

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang terdapat pada penelitian ini antara lain :

1. Menganalisis pengaruh laju aliran air terhadap unjuk kerja distilasi energi surya.

2. Menganalisis pengaruh penggunaan sirip kaca pada kaca penutup terhadap unjuk kerja distilasi energi surya.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini antara lain :

1. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain untuk melakukan penelitian sejenis.

2. Dapat dikembangkan guna memenuhi kebutuhan air bersih khususnya daerah yang kesulitan air bersih.

(13)

4 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan.

M.Sakthivel dkk menyajikan pendekatan baru untuk meningkatkan efisiensi distilasi energi surya dengan memperbesar media penguapan. Penelitian ini dilakukan pada alat konvensional jenis bak dengan menambahkan kain rami yang didiletakkan didinding bak. Hasil regeneratif dengan menggunakan kain rami meningkat sebanyak 20% dan efisiensi meningkat 8% dibandingkan dengan alat konvensional tanpa penambahan kain rami. (Sakthivel, Shanmugasundaram and Alwarsamy, 2010)

Gambar 1. Skema alat Sakthivel Shanmugasundaram and Alwarsamy, 2010 (Sumber : doi: 10.1016/j.desal.2010.06.074.)

SW Sharshir dkk melakukan penelitian dengan menggunakan media pendinginan kaca pada distilasi energi surya jenis kain. Pendinginan tersebut berupa aliran air yang mengalir ke permukaan kaca. Hasil produktivitas harian saat

isolasi Kaca

Kain rami didinding Kain rami di tengan bak

Air garam Permukaan absorber Talang air

Saluran air

(14)

menggunakan media pendinginan kaca meningkat 5,38 % dibandingkan tanpa menggunakan media pendinginan kaca. (Sharshir et al., 2016)

Gambar 2. Skema alat Sharshir et al., 2016 (Sumber : doi: 10.1016/j.applthermaleng.2016.07.179.)

Gambar 3. Skema alat El-Agouz et al., 2015 (Sumber : doi: 10.1016/j.enconman.2015.05.069.)

Tampungan air

Kain Plat absorber

Kaca Air pendingin

Kain Plat absorber

Kaca

Thermocouple Kaca

Saluran air hasil Saluran air

hasil Saluran air

hasil

absorber

Tampungan air

air

Saluran masuk

Saluran keluar

a. konvensional b. aliran terbuka

c. aliran tertutup

(15)

El Agouz dkk melakukan penelitian dengan membandingkan alat ditilasi energi surya tipe konvensional dengan tipe miring aliran terbuka tertutup.

Produktivitas hasil harian alat dengan tipe miring meningkat sebesar 57,2%

dibandingkan dengan alat tipe konvensional.(El-Agouz, El-Samadony and Kabeel, 2015)

T.Karthick Munisarny dkk menganalisis penggunaan kain sebagai media penguapan. Kain yang digunakan yaitu kain goni, kain bulu, dan kain poliester. Alat distilasi yang digunakan tipe m m P menggunakan kain bulu sebesar 3,63 L/hari merupakan hasil terbesar diantara kain yang digunakan sebagai media penguapan.(Karthick Munisamy, Mohan and Veeramanikandan, 2019).

Gambar 4. Skema dan alat distilasi Karthick Munisamy et al., 2019 (Sumber : doi: 10.1080/14484846.2017.1334306.)

ZM Omara dkk melakukan penelitian dengan permukaan absorber bergelombang. Pada penelitian ini juga menambahkan media reflektor dibagian- bagian sisi dinding bak absorber. Dengan permukaan absorber yang bergelombang dan menambahkan media reflektor di bagian sisi dinding bak absorber mampu

Saluran air masuk Pemukaan absorber

Cekungan

Kain kaca

Talang air

(16)

meningkatkan produktivitas harian sebesar 55,36 % dibandingkan dengan tipe konvensional. Penambahan kain pada permukaan absorber bergelombang juga meningkatkan efisiensi sebesar 49,3 % dibandingkan dengan tipe konvensional.(Omara et al., 2016).

Gambar 5. Skema alat Omara et al., 2016 (Sumber : doi: 10.1016/j.desal.2015.12.001.)

Gambar 6. Alat distilasi Pal et al., 2017 (Sumber : doi: 10.1016/j.desal.2017.08.009.)

a. tipe konvensional

b. tipe permukaan absorber bergelombang

Permukaan absorber Air garam

Air

garam kain

reflektor

Radiasi matahari Kaca Talang air

Air garam

Air garam Radiasi matahari

Talang air

Kaca reflektor

timur Utara

kaca barat

Selatan

(17)

Piyush Pal dkk melakukan penelitian dengan menggunakan alat distilasi jenis multi sumbu. Dengan menggunakan kain goni warna hitam dan kain goni biasa. Kain goni warna hitam diletakan disisi bagian timur dan kain goni biasa diletakan disisi bagian barat. Penelitian tersebut bertujuan untuk menyelidiki penggunakan sumbu kain goni biasa dan kain goni warna hitam. Efisiensi keseluruhan dalam melakukan penelitian tersebut kain goni warna hitam mendapatkan efisiensi lebih baik 35%

dibandingkan dengan pengunaan kain goni biasa.(Pal et al., 2017).

2.2 Landasan Teori

Distilasi merupakan salah satu proses penjernian air kotor menjadi air bersih yang siap untuk dikonsumsi. Pada dasarnya distilasi terdapat dua proses utama yaitu penguapan dan pengembunan. Proses yang mempengaruhi terjadinya penguapan adalah tekanan yang rendah, lama waktu pemanasan, luas permukaan zat cair, aliran udara diatas permukaan air, dan temperatur air yang akan terdistilasi. Sedangkan proses yang mempengaruhi pengembunan adalah perbedaan temperatur, tekanan, dan kelembapan. Bak air serta kaca penutup merupakan komponen utama yang terdapat pada alat distilasi. Bak juga berfungsi sebagai absorber sebagai penyerap energi panas matahari yang akan memanaskan air untuk diuapkan. Kaca penutup berfungsi sebagai penerima energi surya yang datang dan sebagai tempat terjadinya pengembunan (Pal et al., 2018).

Air kotor pada alat distilasi tersebut dapat menguap akibat mendapatkan energi dari panas matahari. Energi panas yang masuk pada alat distilasi tersebut akan mempengaruhi air dipermukaan absorber akan menguap, karena absorber itu sendiri dapat menyerap panas. Air pada permukaan absorber akan berubah dari fase cair menjadi fase uap. Kaca yang memiliki temperatur lebih rendah dari pada absorber akan membuat uap air tersebut berubah fase menjadi cair jenuh. Titik-titik embun tersebut yang merupakan air bersih karena tidak mengandung zat-zat kontaminan dari air kotor. Akibat permukaan kaca yang miring, embun tersebut akan mengalir ke talang dan menuju ke bak penampung air distilasi.

(18)

Gambar 7. Skema alat distilasi tipe kain 2.3 Persamaan yang Digunakan

Efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan pada proses penguapan dengan jumlah energi matahari yang datang selama waktu tertentu (Arismunandar, 1995). Efisiensi distilasi dapat dirumuskan sebagai berikut :

η

(1)

Dengan 𝛈 merupakan efisiensi (%), m adalah hasil air distilasi (kg), hfg adalah panas laten penguapan air (kJ/kg), Ac adalah luas penampang absorber (m²). G adalah radiasi matahari yang datang (W/m²), dan dt lama waktu pemanasan (detik).

Pada penelitian ini, kehilangan panas pada alat distilasi dapat terjadi melalui alas dan sisi-sisinya. Sehingga keseimbangan energi pada air menghasilkan :

(19)

( ) (2) dengan merupakan transmisivitas kaca (fraksi energi yang diteruskan).

adalah absorbtivitas kaca (fraksi energi yang diserap). Sebagian energi panas yang berada diabsorber akan dipindahkan menuju kaca dengan perpindahan konveksi, radiasi, dan penguapan. Perpindahan panas secara konveksi dapat dicari melalui persamaan :

(

) ( ) (3) dengan q_konv adalah sebagian energi matahri yang terjadi karena konveksi (W/m²), T_a adalah temperatur absorber sekaligus temperatur air (K), T_c adalah temperatur kaca penutup (K), Pwadalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m²), dan Pc

adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca (N/m²). Energi radiasi dari absorber ke kaca dapat dihitung dengan persamaan :

( ) (4)

dengan qrad adalah energi yang terbuang dari absorber ke kaca (W/m²), adalah konstanta Stefan-Boltmann (5,67 10^-8W/(m².K⁴)), adalah nilai emisivitas air.

Energi untuk penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

(

) (5)

dengan quap adalah energi penguapan dari absorber ke kaca (W/m²). Hasil distilasi dapat dihitung bedasarkan nilai yang diperoleh bedasarkan energi penguapan (quap).

Laju distilasi (muap) dapat dicari dengan hubungan :

(6)

dengan muap adalah laju distilasi (liter/(jam.m²)). Energi yang digunakan selama proses pemanasan (qc) dapat dihitung menggunakan persamaan :

(20)

(7) dengan m_c adalah laju aliran massa air (kg/s), C_p merupakan kalor spesifik air pada tekanan konstan (kJ/(kg^oC)), dan adalah selisih temperatur absorber dengan kaca (^oC)

2.4 Kerangka Penelitian

Alat distilasi pada penelitian ini menggunakan alat distilasi energi surya jenis absorber kain dengan tipe absorber alur. Sebagai pembanding dalam penelitian ini menggunakan absorber kain tipe absorber rata.

Gambar 8. Skema arah laju aliran massa air.

Gambar 8 pada absorber alur (AL), aliran air akan mengalir jika setiap rongga alur sudah terisi air secara merata. Kemudian aliran tersebut diteruskan dari rongga (1) hingga rongga (10). Setiap rongga-rongga tersebut diletakan tisu yang berfungsi supaya air dipermukaan absorber tersebut dapat merata sehingga proses penguapan akan optimal.

(21)

Penelitian pertama adalah penelitian dengan variasi debit laju aliran air.

Penelitian ini menggunakan pompa peristaltik sebagai sumber dari penyuplai aliran air tersebut. Debit laju aliran yang digunakan yaitu 3,6 L/jam, 4,8 L/jam, dan 7,6 L/jam. Pada variasi penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan laju proses penguapan dengan mengetahui debit laju aliran manakah yang paling optimal.

Penelitian kedua adalah penelitian dengan variasi sirip kaca pada kaca penutup. Penelitian ini bertujuan untuk mempercepat proses pengembunan dengan harapan temperatur kaca dapat menurun akibat pengaplikasian sirip kaca tersebut.

Pengembunan akan cepat dan mudah apabila temperatur kaca lebih rendah dari pada temperatur absorber.

2.4 Hipotesis

Bedasarkan kerangka pikiran pada penelitian ini, terdapat hipotesis antara lain :

1. Debit laju aliran akan mempengaruhi proses laju penguapan pada alat distilasi.

2. Penggunaan sirip kaca dapat mempengaruhi beda temperatur kaca dan absorber pada alat distilasi.

(22)

13 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Penelitian distilasi kain energi surya ini menggunakan 2 alat yaitu alat (1) model penelitian absorber alur dan (2) model pembanding absorber rata. Kain yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan tisu gulung. Pada saat pengambilan data kedua alat tersebut dilakukan dengan waktu yang bersamaan karena sumber energi yang digunakan merupakan energi matahari. Sebelum melakukan penelitian saat pengambilan data, kedua alat tersebut dilakukan pengujian terlebih dahulu.

Pengujian yang dilakukan tersebut antara lain melakukan uji aliran air pada permukaan absorber serta uji kebocoroan. Tujuan dari uji aliran air pada absorber tersebut adalah mencermati apakah tisu tersebut dapat menyerap dan meratakan air dengan baik pada seluruh permukaan absorber. Selanjutnya setelah melakukan uji aliran air pada absorber dan uji kebocoran melakukan eksperimen lapangan dengan pengambilan data dan analisis data. Pengambilan data dilakukan selama 8 jam dimulai dari pukul 08:00 WIB hingga pukul 16:00 WIB. Pengambian data tersebut dilakukan secara urut dari variasi 1 (laju aliran 3,6 L/jam), variasi 2 (laju aliran 4,8 L/jam), variasi 3 (laju aliran 7,6 L/jam), dan variasi 4 (sirip kaca pada laju aliran 3,6 L/jam). Setelah pengambilan data tersebut selesai selanjutnya dengan melakukan pengolahan data dan penyusunan naskah tugas akhir.

(23)

3.2 Diagram Alir Proses Penelitian.

Mulai

Studi Literatur perihal proses distilasi energi surya, prinsip penguapan, pengembunan.

Konsep perancangan

Melakukan perbaikan serta modifikasi pada alat

Memberi variasi tambahan dengan menambahkan sirip pada

kaca penutup Uji Coba alat

Pengambilan data

Pengolahan data dan penyusunan naskah tugas akhir

Gambar 9. Skema diagram alir proses penelitian Selesai

Proses Penelitian

(24)

3.3 Skema dan Spesifikasi Alat

Alat distilasi pada penelitian ini terdiri dari : (1) kerangka pendukung, (2) Bak penampung air limbah, (3) Penampung air hasil destilasi, (4) Kaca penutup alat destilasi, (5) Absorber, (6) Pompa peristaltik.

Gambar 10. Skema alat destilasi energi surya jenis absorber alur.

Kotak distilasi pada penelitian ini terbuat dari multipleks dengan ukuran 62 cm x 82 cm dengan ketebalan 6 cm. Kotak distilasi tersebut terdiri dari 10 buah rongga alur dengan lebar 3 mm dan kedalaman 5 mm. Seluruh dinding tersebut dilapisi dengan silikon hitam. Silikon tersebut adalah sealent warna hitam yang berfungsi untuk mencegah kebocoran dan berfungsi sebagai isolator pada kotak distilasi. Menggunakan kaca penutup transparan dengan ukuran 62 cm x 82 cm

1

2

3 4

5

6

(25)

dengan ketebalan 3 mm. Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber alur ditunjukan pada Gambar 11.

Gambar 11. Absorber alur

Gambar 12. Penggunaan sirip kaca pada alat distilasi

Saluran air masuk

Saluran air bersih Saluran air limbah alur

Sirip kaca samping 62 cm

82 cm 7 cm

Sirip kaca depan Kaca penutup

(26)

Gambar 12 menunjukan penggunakan sirip kaca pada alat distilasi. Pada variasi penggunaan sirip kaca ini, sirip kaca terbuat dari plat aluminium dengan dilapisi kertas karton. Kertas karton tersebut berfungsi sebagai penghalang, supaya plat aluminium tersebut tidak secara langsung menerima sinar matahari. Ukuran sirip kaca dibagian depan dan belakang memiliki ukuran 62 cm x 60 cm. Sirip bagian samping kiri dan kanan memiliki ukuran 82 cm dengan rusuk sejajar 41 cm x 56 cm.

3.4 Parameter yang Divariasikan

Pada Penelitian ini terdapat parameter yang divariasikan antara lain : 1. Variasi laju aliran air (3,6 L/jam, 4,8 L/jam, 7,6 L/jam)

2. Variasi sirip kaca pada laju aliran 3,6 L/jam (pada absorber alur dengan sirip dan absorber rata tanpa sirip)

3.5 Langkah Analisis

Penelitian ini akan menganalisis efek laju aliran terhadap unjuk kerja distilasi serta menganalisis efek penggunakan sirip kaca terhadap unjuk kerja distilasi. Secara rinci analisis yang dilakukan dibagi menjadi dua kelompok sebagai berikut :

1. Menganalisis efek laju aliran (3,6 L/jam, 4,8 L/jam, 7,6 L/jam) terhadap hasil dan efisiensi.

2. Menganalisis efek sirip kaca pada laju aliran 3,6 L/jam terhadap hasil dan efisiensi.

3.6 Variabel yang Dikukur

Pada penelitian ini terdapat variabel yang diukur, diantaranya sebagai berikut : 1. Temperatur absorber, T absorber (°C)

2. Temperatur kaca, T kaca (°C)

3. Temperatur air masuk, T masuk (°C) 4. Temperatur air limbah, T limbah (°C) 5. Temperatur udara sekitar, T udara (°C)

6. Energi matahari yang diterima alat distilasi, Energi matahari (W/m²)

(27)

7. Lama waktu pengambilan data, t (detik) 3.7 Peralatan Pendukung Pengambilan Data

Pada penelitian ini terdapat beberapa peralatan untuk mendukung proses pengambilan data diantaranya sebagai berikut :

1. Mikrokontroler arduino, aplikasi software yang digunakan untuk menonitor dan merekan hasil pembacaan sensor-sensor yang digunakan pada penelitian.

2. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) untuk mengatur temperatur dibeberapa parameter yang diukur.

3. Sensor level, untuk mengukur ketinggian air hasil distilasi dalam wadah penampung.

4. Solarmeter, untuk mengukur intensitas radiasi matahari.

3.8 Langkah Penelitian

Penelitian ini diawali dengan memodifikasi alat distilasi serta melakukan uji kebocoran pada alat distilasi dan berakir pada analisis data. Secara rinci, langkah- langkah penelitian sebagai berikut :

1. Persiapkan alat distilasi absorber alur (AL) maupun absorber rata (AR) 2. Memasang beberapa komponen yang dibutuhkan (seperti pada subbab 3.7) 3. Melakukan laju aliran air supaya tisu dapat menyerap serta meratakan air pada

permukaan absorber.

4. Melakukan pengambilan data untuk setiap variasi yang akan dilakukan seperti :

a. Variasi laju aliran air (3,6 L/jam, 4,8 L/jam, 7,7 L/jam)

b. Variasi sirip kaca pada laju aliran 3,6 L/jam (Pada absorber alur dengan sirip dan absorber rata tanpa sirip)

5. Perekaman data dilakukan setiap 10 detik selama 8 jam, kemudian dirata-rata setiap 60 menit sekali. Pengambilan data dimulai dari pukul 08:00 WIB hingga 16:00 WIB. Data yang direkam antara lain : temperatur absorber (T

(28)

absorber), temperatur kaca (T kaca), Energi matahari, dan jumlah air distilasi yang dihasilkan (hasil).

6. Melakukan pengolahan data dan analisis data menggunakan Persamaan (1) sampai Persamaan (7).

(29)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Pengambilan data pada penelitian ini dilakukan pada alat absorber alur (AL) dan absorber rata (AR) yang dilakukan dilapangan selama 8 jam. Data yang terekam oleh sensor tercatat 10 detik sekali selama pengambilan data. Kemudian data yang terekam oleh sensor di rata-rata setiap 60 menit.

Tabel 1. Penelitian AL pada variasi laju aliran 3,6 L/jam Menit ke T absorber T kaca

Energi matahari (W/m²) Hasil (ml) (°C)

60 37,38 35,00 282,57 0,00

120 51,48 45,88 375,79 35,76

180 52,87 45,92 378,33 155,56

240 59,93 52,93 451,65 193,88

300 56,73 49,26 451,24 301,59

360 48,78 42,11 423,41 389,26

420 53,26 46,18 427,30 423,45

480 42,66 36,96 427,21 539,95

60 33,49 31,57 202,22 0,00

120 41,49 37,49 290,67 41,32

180 50,13 43,83 326,91 162,99

240 44,25 39,11 332,43 170,28

300 49,27 43,13 335,45 467,51

360 47,74 42,18 345,97 492,31

420 37,09 33,56 320,75 517,14

(30)

Menit ke T absorber T kaca

480 31,73 30,79 305,34 560,00

60 40,06 38,03 336,02 0,00

120 49,65 45,25 447,52 154,92

180 59,42 51,77 535,64 385,08

240 55,10 46,74 534,22 389,78

300 48,44 41,56 500,45 392,17

360 49,55 42,71 495,33 394,58

420 38,99 35,64 465,03 396,98

480 39,28 36,65 446,04 399,97

Tabel 4. Penelitian AR pada variasi laju aliran 3,6 L/jam Menit ke T absorber T kaca

60 39,00 35,94 278,74 0,00

120 53,42 46,16 378,62 41,13

180 54,85 47,79 382,42 118,12

240 61,65 57,09 465,95 134,12

300 56,94 51,02 467,84 149,46

360 49,36 51,21 438,76 362,65

420 51,83 48,30 444,67 502,63

480 41,75 39,43 405,59 642,01

Tabel 5. Penelitian AR pada variasi laju aliran 4,8 L/jam Menit ke T absorber T kaca

Energi Matahari (W/m²) Hasil (ml) (°C)

60 34,01 30,10 199,74 0,00

120 41,02 35,71 300,39 6,26

180 47,45 40,05 337,81 19,01

(31)

240 38,67 36,13 349,63 28,73

300 41,49 39,47 353,60 48,22

360 42,61 38,37 367,31 59,32

420 33,82 32,13 328,81 119,78

480 30,83 31,75 308,47 239,96

Tabel 6. Penelitian AR pada variasi laju aliran 7.6 L/jam Menit ke T absorber T kaca

60 41,14 32,81 330,14 0,00

120 48,27 39,25 452,00 24,31

180 50,26 45,82 548,65 314,93

240 42,47 40,97 551,53 324,23

300 37,47 38,39 517,33 327,90

360 39,32 42,47 514,95 325,38

420 34,08 36,28 485,13 328,74

480 34,05 37,42 466,08 330,01

Tabel 7. Penelitian AL dengan menggunakan sirip kaca pada variasi 3,6 L/jam Menit ke T absorber T kaca

60 45,89 42,99 457,22 0,00

120 53,92 47,76 468,93 304,22

180 63,02 55,57 553,89 414,13

240 68,07 59,40 594,75 490,00

300 68,58 60,86 630,55 565,81

360 62,75 55,76 617,91 829,07

420 53,28 47,64 575,31 1014,84

480 47,76 44,95 538,97 1040,04

(32)

Tabel 8. Penelitian AR sebagai pembanding AL dengan sirip.

60 38,89 36.56 199,74 0,00

120 52,35 47.25 300,39 18,02

180 56,01 49.23 337,81 55,18

240 64,07 59.77 349,63 146,59

300 65,49 59.63 353,60 434,22

360 66,22 61.28 367,31 468,03

420 58,92 54.71 328,81 470,16

480 48,26 43.32 308,47 849,96

4.2 Hasil Perhitungan

Berdasarkan hasil penelitian tersebut, berikut merupakan hasil perhitungan dari masing-m m b m (∆T), tekanan parsial uap air (Pw), tekanan parsial uap pada kaca (Pc), panas laten penguapan (h_fg), energi konveksi (qkonv), energi penguapan (quap), energi radiasi (qrad), total energi pada air (qtotal), laju distilasi (md) dan efisiensi (ɳ).

Tabel 9. Hasil perhitungan AL pada variasi laju aliran 3,6 L/jam Menit

ke

∆T Pw Pc hfg qkonv quap qrad qtotal md ɳ

°C kPa kPa KJ/kg W/m² kg/m² %

60 2,38 6,03 5,34 2412,46 0,00 0,00 14,38 14,38 0,00 0 120 5,60 12,73 9,46 2378,56 2,44 23,24 38,05 63,73 0,07 6 180 6,95 13,69 9,47 2375,19 6,83 67,29 47,54 121,66 0,31 17 240 7,00 19,59 13,73 2357,98 4,58 62,45 51,06 118,09 0,38 13 300 7,47 16,69 11,32 2365,80 6,66 77,97 52,81 137,44 0,59 17 360 6,67 11,03 7,73 2385,11 10,50 84,54 43,96 139,01 0,77 19 420 7,08 13,97 9,61 2374,24 7,83 78,47 48,57 134,87 0,83 18 480 5,70 7,96 5,90 2399,83 15,06 88,50 35,63 139,19 1,06 20

(33)

ke

60 1,91 4,95 4,51 2421,75 0,00 0,00 11,13 11,13 0,00 0 120 4,00 7,48 6,07 2402,64 1,75 27,12 24,93 36,72 0,03 9 180 6,30 11,85 8,48 2381,83 4,08 70,70 42,13 81,81 0,16 21 240 5,14 8,67 6,60 2396,01 4,31 55,73 32,70 65,18 0,17 16 300 6,14 11,32 8,16 2383,92 7,75 121,79 40,76 113,42 0,49 35 360 5,56 10,44 7,76 2387,60 7,29 107,04 36,51 100,93 0,52 30 420 3,53 5,94 4,97 2413,16 11,64 97,41 21,10 84,80 0,54 29 480 0,94 4,55 4,35 2425,92 13,61 92,78 5,39 66,17 0,56 29

ke

60 2,03 6,94 6,24 2406,07 0,00 0,00 12,58 12,58 0,00 0 120 4,40 11,55 9,14 2383,01 5,75 100,85 29,53 86,55 0,15 22 180 7,65 19,11 12,92 2359,21 6,39 165,46 55,44 145,96 0,39 30 240 8,36 15,36 9,90 2369,76 6,03 126,17 58,01 128,19 0,39 23 300 6,88 10,84 7,51 2385,92 6,61 102,25 45,14 103,73 0,39 20 360 6,84 11,50 7,98 2383,23 5,21 85,63 45,38 94,13 0,39 17 420 3,35 6,56 5,52 2408,63 7,51 74,63 20,43 65,89 0,40 15 480 2,63 6,66 5,81 2407,93 6,37 65,78 16,12 55,93 0,40 14

Tabel 12. Hasil perhitungan AR pada variasi laju aliran 3,6 L/jam Menit

ke

60 3,06 6,56 5,60 2408,60 0,00 0,00 18,67 18,67 0,00 0 120 7,26 14,08 9,60 2373,85 2,65 26,68 49,83 79,16 0,08 7 180 7,06 15,16 10,47 2370,39 4,71 50,99 49,15 104,86 0,23 13 240 4,56 21,32 17,00 2353,76 2,80 43,12 34,16 80,08 0,26 9 300 5,91 16,87 12,42 2365,29 3,16 38,63 42,21 84,00 0,29 8 360 -1,85 11,38 12,55 2383,70 7,67 78,72 -12,76 73,62 0,71 17 420 3,53 12,96 10,76 2377,71 9,18 93,28 24,30 126,76 0,99 20

(34)

Menit ke

480 2,32 7,59 6,71 2402,02 17,18 105,32 14,60 137,10 1,26 25

ke

60 3,91 5,08 4,21 2420,51 0,00 0,00 22,63 22,63 0,00 0 120 5,31 7,30 5,54 2403,77 0,76 4,11 32,74 37,61 0,01 1 180 7,39 10,28 6,94 2388,32 1,12 8,27 47,97 57,36 0,04 2 240 2,54 6,45 5,66 2409,38 1,86 9,46 15,52 26,84 0,06 3 300 2,02 7,48 6,73 2402,63 2,08 12,66 12,73 27,47 0,09 3 360 4,24 7,94 6,35 2399,95 2,12 12,96 26,70 41,78 0,12 3 420 1,70 5,04 4,64 2420,95 5,87 22,63 9,91 38,41 0,24 7 480 -0,92 4,36 4,55 2428,06 11,46 39,79 -5,32 45,93 0,47 12

ke

60 8,33 7,35 4,79 2403,48 0,00 0,01 50,64 50,66 0,00 0 120 9,02 10,74 6,65 2386,34 2,15 15,85 58,50 76,49 0,05 3 180 4,43 11,93 9,43 2381,53 14,86 136,60 29,94 181,40 0,62 24 240 1,50 7,88 7,28 2400,30 16,26 106,30 9,53 132,09 0,64 18 300 -0,92 6,06 6,36 2412,25 16,50 86,44 -5,64 97,30 0,64 16 360 -3,15 6,67 7,88 2407,83 11,43 71,34 -19,87 62,90 0,64 13 420 -2,21 5,10 5,70 2420,35 14,02 62,11 -13,18 62,95 0,65 12 480 -3,37 5,09 6,04 2420,42 11,89 54,55 -20,26 46,19 0,65 11

(35)

Tabel 15. Hasil perhitungan AL dengan mengunakan sirip kaca pada variasi laju aliran 3,6 L/jam.

Menit ke

60 2,90 9,46 8,10 2392,07 0,00 0,00 18,94 18,94 0,00 0 120 6,16 14,45 10,45 2372,64 9,49 197,19 42,73 152,46 0,30 41 180 7,44 22,79 15,74 2350,38 1,55 177,27 55,77 81,24 0,41 31 240 8,67 28,88 19,09 2337,88 0,67 156,48 67,60 80,59 0,49 26 300 7,72 29,56 20,52 2336,62 0,52 144,47 60,69 71,05 0,57 23 360 6,99 22,49 15,89 2351,05 1,86 177,50 52,30 82,82 0,83 28 420 5,64 13,98 10,38 2374,20 1,69 188,07 38,96 58,15 1,01 32 480 2,81 10,45 9,00 2387,57 0,25 169,59 18,65 20,99 1,04 30

Tabel 16. Hasil perhitungan AR sebagai pembanding AL dengan sirip.

Menit ke

60 2.33 6,52 5,78 2408,87 0,00 0,00 14,24 14,24 0,00 0 120 5.11 13,31 10,16 2376,46 1,17 11,70 35,11 47,97 0,04 3 180 6.78 16,09 11,29 2367,56 2,07 23,79 47,80 73,67 0,11 5 240 4.29 23,95 19,44 2347,80 2,75 47,01 32,93 82,69 0,29 9 300 5.87 25,62 19,30 2344,27 6,34 111,23 45,29 162,87 0,85 19 360 4.88 26,51 21,00 2342,47 5,44 99,84 38,07 143,34 0,92 17 420 4.07 18,64 15,16 2360,44 6,23 86,62 29,79 122,65 0,92 14 480 4.84 10,73 8,29 2386,35 16,87 138,53 32,04 187,43 1,67 25

(36)

4.3. Pembahasan

Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 9 hingga Tabel 16 dapat dianalisa pada subbab 4.3 berikut ini.

4.3.1 Efek laju aliran terhadap unjuk kerja distilasi.

Analisis dilakukan berdasarkan dua jenis absorber yaitu absorber alur (AL) dan absorber rata (AR) sebagai pembanding. Dengan variasi laju aliran 3,6 L/jam,4,8 L/jam, dan 7,6 L/jam. Dari perhitungan tersebut mendapatkan analisis pembahasan sebagai berikut.

Gambar 13. Perbandingan efisiensi AR dan AL pada setiap variasi laju aliran.

Gambar 13 menunjukan perbandingan efisiensi AL dan AR pada variasi laju aliran 3,6 L/jam, 4,8 L/jam, dan 7,6 L/jam. Dari Gambar 13 tersebut nilai efisiensi AL terbesar terdapat pada variasi laju aliran 4,8 L/jam sebesar 29%. Meningkat 107% dari variasi laju aliran 7,6 L/jam dan 45% dari variasi laju aliran 3,6 L/jam.

Sedangkan nilai efisiensi AR terbesar terdapat pada variasi laju aliran 3,6 L/jam sebesar 25%. Meningkat 127% dari variasi laju aliran 7,6 L/jam dan 108% dari

25

12 11

20

29

14

0 5 10 15 20 25 30 35

3,6 L/jam 4,8 L/jam 7,6 L/jam

Efisiensi (%)

Debit (L/jam)

AR AL

(37)

variasi laju aliran 4,8 L/jam. Efisiensi alat distilasi itu sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain beda temperatur kaca dan absorber (ΔT), hasil distilasi, intensitas radiasi matahari, quap, qkonveksi, dan laju aliran air.

Gambar 14. Perbandingan hasil distilasi AL dan AR pada setiap variasi laju aliran

Gambar 14 menunjukan perbandingan hasil distilasi AL dan AR pada variasi 3,6 L/jam, 4,8 L/jam dan 7,6 L/jam. Pada AL hasil terbanyak terdapat pada variasi laju aliran 4,8 L/jam mencapai 560 ml meningkat 3,7% dari variasi laju aliran 3,6 L/jam dan 40% dari variasi laju aliran 7,6 L/jam. Sedangkan pada AR hasil terbanyak terdapat pada variasi 3,6 L/jam meningkat 160% dari variasi laju aliran 4,8 L/jam dan 93% dari variasi laju aliran 7,6 L/jam. Dari Gambar 14 hasil distilasi absorber alur berbanding lurus dengan efisiensi. Tetapi pada absorber rata pada variasi laju aliran 4,8 L/jam dan 7,6 L/jam hasil distilasi tidak berbanding lurus dengan efisiensi, ada faktor lain yang mempengaruhi yaitu nilai intensitas radiasi matahari jika ditinjau dari rumus efisiensi pada Persamaaan 1. Intensitas radiasi matahari juga bepengaruh pada hasil efisiensi, karena intensitas matahari sebagai bilangan pembagi di rumus

640

240

330

540 560

400

0 100 200 300 400 500 600 700

Hasil (ml)

Debit (L/jam)

AR AL

(38)

tersebut. Jika hasil distilasi diasumsikan sama namun dengan besar intensitas radiasi berbeda itu juga berpengaruh pada efisiensi. Pada variasi 7,6 L/jam memiliki rata-rata intensitas radiasi matahari sebesar 483,23 W/m² paling tinggi diantara kedua variasi laju aliran. Hasil distilasi juga dipengaruhi dari kemiringan kaca, ketinggian air, kecepatan angin serta jenis penyerapnya(Abdenacer and Nafila, 2007) .

Temperatur kaca yang rendah dan temperatur absober yang tinggi akan mempercepat proses penguapan dan pengembunan dari absober ke kaca. (∆T) tersebut juga dipengaruhi radiasi matahari karena absorber mempunyai sifat obsorbtivitas sehingga dapat membuat suhu absorber lebih besar dibandingkan suhu kaca.

Gambar 15. Perbandingan temperatur (∆T) AL dan AR pada setiap variasi laju aliran.

Gambar 15 menunjukan perbandingan temperatur (∆T) AL dan AR pada variasi laju aliran. Alur grafik tersebut tergolong fluktuatif karena faktor cuaca di lapangan. Dapat diketahui AL memiliki perbandingan temperatur antara suhu absorber dan kaca lebih besar dibandingkan pada AR, semakin tinggi perbedaan temperatur maka akan mempercepat proses penguapan dan pengembunan pada proses distilasi tersebut. Pada Gambar 15 AR mengalami hasil perbandingan temperatur

-5 -3 -1 1 3 5 7 9 11

0 60 120 180 240 300 360 420 480

∆T(°C)

Waktu (menit)

AR 3,6 L/jam AR 4,8 L/jam AR 7,6 L/jam AL 3,6 L/jam AL 4,8 L/jam AL 7,6 J/jam

(39)

(∆T) negatif pada variasi laju aliran 3,6 L/jam dan 7,6 L/jam. Hasil negatif pada perbandingan temperatur absorber dan kaca tersebut dikarenakan faktor cuaca yang tidak bisa diprediksi serta koefisien perpindahan panas konveksi dari kaca ke lingkungan berkurang. Berkurangnya koefisien perpindahan panas tersebut juga di pengaruhi pada kecepatan angin dilingkungan tersebut. Jika pada saat itu intensitas radiasi matahari sedang baik namun kecepatan angin berkurang itu juga berpengaruh pada (∆T), dengan begitu perpindahan panas secara konveksi dari kaca ke lingkungan akan berkurang sehingga membuat temperatur kaca lebih tinggi dari pada temperatur absorber. Dengan mempertimbangkan faktor kapasitas panas, nilai kapasitas panas air lebih besar dibandingkan kaca dapat ditinjau (L m ) A m m b m m b 8 A , air dapat menyimpan panas lebih banyak dibandingkan kaca.

Namun, untuk memanaskan air dipermukaan absorber sedikit lebih lambat jika dibandingkan dengan kaca.

Gambar 16. Rata-rata perbandingan temperatur (∆T) AL dan AR pada setiap variasi laju aliran

Ditinjau dari rata- b m (∆T) AL AR Gambar 16 A AL m m b m (∆T) b dibandingkan alat AR disetiap variasi laju aliran tersebut. Terjadinya pengembunan

3,98

3,27

1,70 6,11

4,19

5,27

0 1 2 3 4 5 6 7

∆T(°C)

Debit (L/jam)

AR AL

(40)

pada alat distilasi tersebut apabila uap air memiliki temperatur yang lebih tinggi dari permukaan kaca. Maka uap air tersebut akan terkondensasi sehingga menjadi titik- titik embun yang menempel pada permukaan kaca. Jika kaca memiliki temperatur yang lebih tinggi dari pada absorber pasti tidak ada pengembunan yang terjadi pada alat tersebut.

Gambar 17. Perbandingan intensitas radiasi matahari AL dan AR pada setiap variasi laju aliran.

Gambar 17 menunjukan perbandingan intensitas radiasi matahari AL dan AR pada variasi laju aliran. Intensitas radiasi mahatari mengalami peningkatan maksimum pada menit ke 180 di setiap variasi laju aliran. Intensitas radiasi tertinggi terdapat pada variasi laju aliran 7,6 L/jam. Intensitas radiasi matahari mengalami perbedaan disetiap variasinya dikarenakan hari pada saat melakukan penelitian juga berbeda. Radiasi tetap masuk kedalam alat distilasi bahkan jika kaca dan permukaan absorber tidak menghadap matahari secara langsung. Radiasi yang diserap akan meningkatkan suhu kaca dan absorber kemudian terjadi perpindahan panas konveksi dari alat ke lingkungan.(Pal et al., 2017) .

0 100 200 300 400 500 600

0 60 120 180 240 300 360 420 480

Energi matahari (W/m2)

waktu(menit)