UNJUK KERJA DISTILASI AIR JENIS KAIN MENGGUNAKAN PIPA PEMANAS

(1)

i

UNJUK KERJA DISTILASI AIR JENIS KAIN

MENGGUNAKAN PIPA PEMANAS

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan

Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh :

NATAN ANDANG PRATIWAN NIM : 155214052

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

PERFORMANCE SOLAR WATER DISTILASTION OF WICK

TYPES USING HEATING PIPES

FINAL PROJECT

Presented as partitial fullfilment of the requirement

to obtain Bachelor Degree

Presented by :

NATAN ANDANG PRATIWAN

NIM : 155214052

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

ABSTRAK

Air merupakan salah satu kebutuhan pokok makhluk hidup. Sumber air yang ada sering kali terkontaminasi oleh zat kimia dari limbah pabrik. Salah satu cara untuk mendapatkan air bersih dari air yang terkontaminasi adalah dengan didistilasi. Pada proses distilasi membutuhkan energi panas, energi panas dapat diperoleh dari energi surya. Unjuk kerja distilasi dipengaruhi oleh proses penguapan dan pengembunan. Faktor yang mempengaruhi proses penguapan adalah lama waktu pemanasan dan tempratur air, yang mempengaruhi proses pengembunan adalah temperatur dan tekanan. Pada penelitian ini peneliti akan memperbaiki proses penguapan pada alat distilasi jenis kain yaitu dengan menambahkan pipa pemanas sebagai pemanasan awal air yang akan didistilasi, dan memvariasikan debit sebagai lama waktu pemanasan air. Pipa pemanas yang digunakan berdiametern 3 mm panjang 140 cm, dan 80 cm. Variasi debit yang digunakan adalah 0,6 liter/jam tanpa menggunakan pipa pemas (variasi 1), 0,4 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2), 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 3), 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 4), 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 5). Pada penelitian ini digunakan 6 lampu pemanas ruangan berdaya 375 Watt (1 lampu) untuk menggantikan energi surya.Secara keseluruhan berdasarkan efek debit air masukan dan temperatur air masukan, unjuk kerja tertinggi pada alat distilasi air absorber jenis kain ada pada variasi debit air masukan 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 3). Pada variasi 3 didapatkan efisiensi sebesar 48,5 % dan hasil air 0,330 liter (0,383 liter/m2.jam).

(8)

viii

ABSTRACT

Water is one of the basic needs of living things. Existing water sources are often contaminated with chemicals from factory waste. One way to get clean water from contaminated water is to be distilled. Distillation process requires heat energy, heat energy can be obtained from solar energy. Distillation performance is influenced by evaporation and condensation processes. Factors that influence the evaporation process are the length of heating time and water temperature, which affects the condensation process is temperature and pressure of the water. In this study the researchers will improve the evaporation process on wick distillation type devices, by adding a heating pipe as the initial heating of the water to be distilled, and varying the discharge as the length of time for heating the water. The heating pipe used are 3 mm in length 140 cm and 80 cm. The variation of the discharge used are 0.6 liters / hour without using a pipeline (variation 1), 0.4 liters / hour using a heating pipe 140 cm (variation 2), 0.6 liters / hour using a heating pipe 140 cm (variation 3 ), 0.8 liters / hour using 140 cm heating pipe (variation 4), 0.6 liters / hour using 80 cm heating pipe (variation 5). In this study 6 lamps of 375 Watt (1 lamp) were used to change the solar energy from the sun. Overall, based on the effect of input water discharge and input water temperature, the highest performance on wick type water absorber distillation devices is in the variation of 0.6 liter / hour input water discharge using 140 cm heating pipe (variation 3). In variation 3 the efficiency is 48.5% and the clean water is 0.330 liters (0,383 liters/m2.hour).

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan keapada Tuhan Yang Maha Esa,

atas segala berkat dan karunia-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terlaksana

dengan lancar serta penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir yang berjudul

“Unjuk Kerja Distilasi Air Jenis Kain Menggunakan Pipa Pemanas”. Tugas akhir ini disusun sebagai syarat kelulusan pada program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terimakasih kepada :

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

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

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

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing

yang telah banyak membantu dan memberikan bimbingan dalam proses

pengerjaan tugas akhir ini.

4. Bapak Doddy Purwadianto, M.T., Selaku dosen pembimbing akademik yang

telah memberikan dukungan selama proses pengerjaan tugas akhir ini.

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

Universitas Sanata Dharma, yang telah memberikan pengetahuan selama kuliah.

6. Keluarga tercinta Rikel Tiwan, Sri Suprapti, Kenzie Filbert Pratiwan yang telah

memberikan doa dan dukungan yang diberikan baik secara moral maupun

material yang tak ternilai harganya.

7. Kadwi Mentari yang selalu memberikan semangat dan dukungan secara moral.

8. Teman dan sahabat : Wahyu Setyaji, Ganang Darmanto Winih Arga Christian,

Gregorius Widyatmoko, Johua Abhimukti, Daniel Pakpahan, Robertus

Landung, Albertus Sigit Adrianto, Julianto Tomas Geraldo, Andriana Nathalia,

dan teman-teman kelas surya serta teman-teman teknik mesin yang tidak dapat

(10)

x

9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu secara langsung maupun

tidak langsung yang telah memberikan dukungan.

tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu saran dan kritik sangat

diharapkan guna penyempurnaan. Semoga naskah tugas akhir ini dapat bermanfaat

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN JUDUL ... ii

LEMBAR PERSETUJIAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

ABSTRAK ... vii

1.2 Identifikasi Masalah ... 3

1.3 Rumusan Masalah ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Penelitian Terdahulu ... 5

2.2 Landasan Teori ... 6

2.3 Hipotesis ... 11

BAB III METODE PENELITIAN ... 12

3.1 Metode Penelitian ... 12

3.2 Variabel yang Divariasikan ... 15

3.3 Langkah Penelitian ... 15

3.3 Skema dan Spesifikasi Alat ... 16

(12)

xii

3.6 Alat Ukur yang Digunakan ... 19

3.7 Langkah Analisi Data ... 20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 21

4.1 Data Penelitian ... 21

4.2 Hasil Penelitian dan Perhitungan ... 24

4.3 Hasil Unjuk Kerja ... 26

4.3.1. Efek Debit Air Masukan Terhadap Unjuk kerja ... 26

4.3.2. Efek Temperatur Air Masukan Terhadap Unjuk Kerja ... 27

4.4 PEMBAHASAN ... 27

4.4.1 Efek Debit Air Masukan Terhadap Unjuk kerja ... 27

4.4.1 Efek Temperatur Air Masukan Terhadap Unjuk Kerja ... 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

5.1 Kesimpulan ... 45

5.2 Saran ... 46

DAFTAR PUSTAKA ... 47

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel variasi efek debit air masukan terhadap efisiensi dan hasil air pada alat distilasi. ... 15

Tabel 3.2 Tabel variasi efek temperatur air masukan terhadap efisiensi dan hasil air pada alat distilasi. ... 15 Tabel 4.1 Data rata-rata per 10 menit distilasi kain dengan debit 0,6 liter/jam

tanpa menggunakan pipa pemanas (variasi 1) ... 21

Tabel 4.2 Data rata-rata per 10 menit distilasi kain dengan debit 0,4 liter/jam 22

Tabel 4.3 Data rata-rata per 10 menit distilasi kain dengan debit 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 3) ... 22

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan debit 0,6 liter/jam tanpa menggunakan pipa pemanas (variasi 1) ... 24

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan debit 0,4 liter/jam menggunakan pipa

pemanas 140 cm (variasi 1) ... 24

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan debit 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 5) ... 26

Tabel 4.11 Unjuk kerja pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm(variasi 2, 3, dan 4) ... 26

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Distilasi Air Energi Surya Jenis Absorber Kain ... 7

Gambar 2.2 Aliran air dalam absorber ... 11

Gambar 3.1 Lampu Pemanas Ruangan ... 13

Gambar 3.2 Tahapan dan langkah-langkah penelitian ... 14

Gambar 3.3 Alat distilasi dan pipa pemanas... 16

Gambar 3.4 Skema alat distilasi ... 17

Gambar 4.1 Perbandingan efisiensi pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)27 Gambar 4.2 Perbandingan hasil air pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)28 Gambar 4.3 Perbandingan ∆T (°C) pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)29 Gambar 4.4 Perbandingan ∆T (°C) pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)29 Gambar 4.5 Perbandingan h konveksi pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)30 Gambar 4.6 Perbandingan h konveksi pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)31 Gambar 4.7 Perbandingan h.∆T pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)32 Gambar 4.8 Perbandingan h.∆T pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)32 Gambar 4.9 Perbandingan q uap pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)33 Gambar 4.10 Perbandingan q uap pada pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4) ... 34

(15)

xv

Gambar 4.12 Perbandingan hasil air pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 36 Gambar 4.13 Perbandingan q pemanas dan q keluar pada debit 0,6 liter/jam

menggunakan pipa pemanas 140 cm dan 0,6 liter/jam ... 36

Gambar 4.14 Perbandingan ∆T (°C) pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 38 Gambar 4.15 Perbandingan ∆T pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, .. 38 Gambar 4.16 Perbandingan h konveksi pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa

pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 40 Gambar 4.17 Perbandingan h konveksi pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa

pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 40 Gambar 4.18 Perbandingan h.∆T pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas,

0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 41

Gambar 4.19 Perbandingan h.∆T pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 42

Gambar 4.20 Perbandingan q uap pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5) ... 43

(16)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto Alat Penelitian Distilasi... 48

Lampiran 2. Tabel Uap A-8 ... 49

Lampiran 2. Lanjutan Tabel Uap A-8 ... 50

Lampiran 3. Sifat Air ... 51

(17)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan salah satu kebutuh pokok untuk berlangsungnya kehidupan.

Sumber air yang ada sering kali terkontaminasi karena banyak faktor, contohnya

seperti zat-zat kimia dari limbah pabrik. Untuk mendapatkan air yang bersih kita

bisa menggunakan air yang sudah terkontaminasi itu dengan cara didistilasi. Energi

yang dibutuhkan dalam proses distilasi adalah energi panas. Energi panas untuk

proses distilasi dapat berasal dari berbagai sumber, salah satunya adalah energi

surya. Dalam distilasi air terdapat ada dua proses yang di lakukan yaitu penguapan

dan pengembunan. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi terjadinya proses

penguapan di antaranya adalah luasan permukaan zat cair, aliran udara di atas

permukaan, mengurangi tekanan, lama waktu pemanasan, dan pemanasan awal 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 tidakmembawa zat-zat yang mencemarinya sehingga air

yang dihasilkan daripengembunan uap ini sudah layak untuk digunakan kebutuhan

(18)

Permasalahan yang ada dalam distilasi air adalah masih rendahnya unjuk

kerja. Hal tersebut disebabkan karena kurang efektifnya proses penguapan dan

pengembunan. Maka pada penelitian ini akan memperbaiki proses penguapan

dengan cara memberikan perlakuan pemanasan awal pada air yang akan

didistilasikan. Perlakuan pemanasan awal ini yaitu dengan ditambahkan pipa

pemanas yang diletakan pada kaca. Dengan adanya perlakuan pemanasan awal

terhadap air tersebut diharapkan air yang akan didistilasikan akan mendapatakan

tempartur yang tinggi sehingga proses penguapan diharapkan lebih baik. Pada

dasarnya penelitian ini bertujuan untuk menganalisi unjuk kerja dari alat distilasi

jika dengan ditambahkannya pipa pemanas.

Unjuk kerja yang dihasilkan ditentukan oleh jumlah air bersih yang dapat

dihasilkan dan efisiensi. Banyak faktor yang mempengaruhi jumlah air distilasi

yang dasilkan diantaranya: jumlah massa/volume air yang terdapat pada alat

distilasi, luas permukaan air yang akan didistilasi, keefektifan absorber dalam

menyerap energi panas yang diterima oleh energi surya, keefektifan kaca dalam

mengembunkan uap air, lama waktu pemanasan, dan temperatur air yang masuk

kedalam alat distilasi. Jumlah massa/volume air yang akan didistilasikan

diusahakan tidak terlalu banyak, jika massa air/volume terlalu banyak maka waktu

pemasan untuk air yang akan didistilasi semakin lama dan membuat proses

penguapan semakin lama.Absorber harus terbuat dari bahan dengan absorbtivitas

energi panas yang baik, untuk meningkatkan absorbtivitas umumnya absorber dicat

(19)

panas maka uap akan sukar untuk mengembun. Jumlah massa/volume air dalam

alat distilasitidak boleh terlalu banyak karena akan memperlama proses penguapan.

1.2 Identifikasi Masalah

Dalam latar belakang telah dijelaskan bahwa pada alat distilasi air, ada dua

proses yang terjadi yaitu penguapan dan pengembunan. Proses penguapan di

antaran dipengaruhi oleh lama waktu pemanasan dan temperatur. Waktu

pemanasan dan penguapan dapat diperlama dengan sekat dan pengaturan debit air

masuk. Pada penelitian ini akan diteliti debit air masuk yang menghasilkan unjuk

kerja terbaik. Temperatur air masukan alat distilasi kain akan divariasi dengan

menggunakan pipa pemanas.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari pemaparan identifikasi masalah dapat dirumuskan

masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana efek temperatur air masukan terhadap efisiensi dan hasil

air pada alat distilasi kain?

2. Bagaimana efek debit air masukan terhadap efisiensi dan hasil air

(20)

1.4 Batasan Masalah

Agar topik tidak meluas penulis membatasi penelitian. Batasan-batasan

masalah yang diterapkan dalam penelitian ini adalah :

1. Temperatur absorber dan kaca di asumsikan merata

2. Energi panas yang diterima dari absorber di asumsikan konstan

dengan lampu pemanas ruangan

3. Luasan alat distilasi kain sebesar 0,43 m2

4. Proses penguapan dan pengembunan dianalisis dengan

menggunakan persamaan Darcy Weisbach

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Menganalisis temperatur air masukan alat distilasi terhadap unjuk

kerja alat distilasi distilasi kain

2. Menganalisis efek debit air masuk

Manfaat yang diperoleh dari penelitian adalah :

1. Dapat dikembangkan untuk membuat prototype, sehingga membantu

kebutuhan air bersih masyarakat khususnya di daerah yang masih

kesulitan mendapatkan air bersih.

(21)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu

Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan, faktor-faktor yang

mempengaruhi efisiensi alat distilasi air energi surya diantaranya pengaruh

temperatur udara 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 beda temperatur air dalam bak distilasi dengan temperatur kaca

(Pr. Kaabi Abdenacer, 2007 ), pengaruh temperatur air masuk ke alat distilasi (Ali

A. Badran, 2005), pengaruh jenis dan konsentrasi zat kontaminasi, warna air yang

akan didistilasi (Mitesh I. Patel, n.d.) dan pengaruh penggunaan kondensor pasif

eksternal maupun internal pada alat distilasi (Hassan E.S. Fath, 1993). Penelitian

pendinginan kaca pada alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan

kaca tunggal diperoleh adanya laju alir massa air pendingin optimum sebesar 1,5

m/s. Laju alir di bawah atau di atas nilai optimum tersebut akan menyebabkan

turunnya efisiensi (Janarthanan, et al., 2006). Penelitian pendinginan kaca pada

jenis konvensional menggunakan kaca penutup tunggal menunjukkan efek

pendinginan kaca dapat menaikkan efisiensi sebesar 6%. Pada penelitian ini,

(22)

2.2 Landasan Teori

Dalam distilasi air ada dua proses yang terjadi yaitu penguapan dan

pengembunan. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi terjadinya proses

penguapan di antaranya adalah luasan permukaan zat cair, aliran udara di atas

permukaan, mengurangi tekanan, lama waktu pemanasan, dan pemanasan awal zat

cair. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi pengembunan antara lain adalah

temperatur, tekanan dan kelembaban.

Distilasi air energi surya jenis absorber kain (Gambar 2.1) merupakan jenis

alat distilasi air energi surya yang banyak digunakan untuk mendapatkan air bersih

dari air yang terkontaminasi. Proses penguapan air yang terkontaminasi dan proses

pengembunan uap air merupakan dua proses utama pada alat distilasi air energi

surya. Pada proses penguapan air yang terkontaminasi bagian yang menguap hanya

air dan zat-zat yang mengkontaminasi air tertinggal di absorber. Oleh sebab itu pada

proses pengembunan uap air akan dihasilkan air bersih. Proses penguapan pada

distilasi air energi surya terjadi di absorber dan proses pengembunan terjadi di kaca

penutup. Semakin tinggi temperatur kaca maka proses pengembunan akan semakin

buruk begitu juga sebaliknya, semakin rendah temperatur kaca maka proses

(23)

Gambar 2.1 Distilasi Air Energi Surya Jenis Absorber Kain

Keunggulan distilasi air energi surya jenis absorber kain adalah proses

penguapan. Hal tersebut disebabkan karena jumlah massa air tiap satuan luas

absorber yang jauh lebih kecil. Selain itu posisi absorber yang sejajar dengan kaca

penutup menyebabkan jumlah energi surya yang diterima jenis absorber kain lebih

besar. Kelemahan distilasi jenis absorber kain adalah diperlukannya pengaturan

aliran air masukkan dan adanya kerugian energi panas yang keluar alat distilasi

karena tidak semua air terkontaminasi yang dialirkan di absorber dapat menguap.

Air yang tidak menguap akan keluar sebagai air panas dan ini merupakan kerugian

(24)

q pemanas adalah energi panas yang diberikan oleh pipa pemanas yang akan

mempengaruhi ∆T, h konveksi, ∆T · h, dan q uap. mc untuk mencari q pemanas adalah debit air masukan pada alat distilasi. Cp merupakan kapasitas jenis panas pada debit

air yang masuk (kJ/kg.oC), dan ΔT selisih antara temperatur air keluar pemanas dengan temperatur air masuk pemanas :

q

pemanas

= m

c

. c

p

.

∆𝑇

(1)

q keluar adalah energi panas yang ikut terbuang oleh air yang tidak dapat menguap. mc untuk mencari q keluar adalah jumlah air yang tidak dapat menguap

pada alat distilasi. Cp merupakan kapasitas jenis panas pada debit air yang masuk

(kJ/kg.o_{C), dan}ΔT selisih antara temperatur air keluar _{distilasi dengan temperatur} air keluar pemanas :

q

keluar

= m

c

. c

p

.

∆𝑇

(2)

Efisiensi distilasi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi yang datang

selama waktu tertentu. Efisiensi distilasi dapat dihitung dengan meggunakan

persamaan :

𝜂 =

𝑚 . ℎ𝑓𝑔

𝐴𝑐 . ∫ 𝐺₀𝑡 .𝑑𝑡

(3)

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

(25)

∆T = 𝑇𝑤 − 𝑇𝑐 (4)

Energi yang dikonveksikan dihitung menggunakan :

𝑞

_{𝑘𝑜𝑛𝑣}

= ℎ

_{𝑘𝑜𝑛𝑣}

× (𝑇

_𝑊

− 𝑇

_𝐶

)

(5)

Dengan q konv adalah bagian energi matahari yang hilang karena konveksi (Watt/m2), TW adalah temperatur air (oC) , TC adalah temperatur kaca penutup (oC),

dan hkonv adalah koefisien konveksi (Watt/m2.oC). koefisien konveksi ini dapat

dihitung dengan:

ℎ

𝑘𝑜𝑛𝑣

= 88,84 × 10

−3

. (𝑇

𝑊

− 𝑇

𝐶

+

_268,9×10𝑃𝑊−𝑃−3𝐶_−𝑃_𝑊

× 𝑇

𝑊

)

1 3

(6)

Energi penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

𝑞

𝑢𝑎𝑝

= (16,27 × 10

−3

). 𝑞

𝑘𝑜𝑛𝑣

. (

𝑃_𝑇𝑊_𝑊_−𝑇−𝑃𝐶_𝐶

)

(7)

Selain Persamaan 6 energi penguapaan dapat dihitung dengan persamaan :

𝑞

𝑢𝑎𝑝

=

𝑚 . ℎ_𝑑𝑡𝑓𝑔

(8)

Dengan quap adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan

(Watt/m2), PW adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), dan PC

(26)

𝑚 =

𝑞 𝑢𝑎𝑝 _ℎ𝑓𝑔.𝑑𝑡 (9)

Hasil air distilasi dapat dihitung menggunakan persamaan 9. Efisiensi alat distilasi

(Persamaan 3) salah satunya dipengaruhi oleh hasil air distilasi, secara teoritis hasil

air distilasi (Persamaan 9) dipengaruhi oleh quap. quap atau energi berguna dari

alat distilasi dipengaruhi oleh q konv (Persamaan 5). Dalam teknologi distilasi ada

tiga proses perpindahan panas yaitu secra konveksi, purging, dan difusi.

Perpindahan panas konveksi dapat terjadi karena adanya beda temperatur antara

absorber dan kaca, perpindahan panas purging dapat terjadi karena adanya beda

tekanan antara absorber dan kaca, dan perpindahan panas difusi dapat terjadi karena

adanya beda konsentrasi massa. Pada alat distilasi proses perpindahan panas ang

paling besar adalah secara konveksi. qkonv dipengaruhi oleh h konv dan ΔT (Persamaan 4), h konv dipengaruhi oleh faktor temperatur absorber dan kaca sedangkan ΔT dipengaruhi oleh faktor temperatur dan lama waktu pemanasan.

Untuk mencapai faktor-faktor tersebut aliran air pada alat distilasi kain dibuat seri

(Gambar 2.2). Dengan semakin tingginya hkonv dan ΔT maka akan membuat q konv

menjadi lebih besar. q konv yang semakin besar mengidentifikasi bahwa quap juga

semakin besar, dengan membesarnya quap maka hasil air dan efisiensi alat distilasi

(27)

Distilasi kain

Gambar 2.2 Aliran air dalam absorber.

2.3 Hipotesis

Hitpotesis pada penelitian ini adalah :

1. Penggunaan pipa pemanas dapat meningkatkan unjuk kerja

(28)

12

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Untuk mencapai tujuan, pengambilan data pada penelitian ini akan

digunakan alat distilasi kain dengan menggunakan tambahan 2 pipa pemanas.

Penggunaan dari pipa pemanas ini adalah peneliti akan membandingkan alat

distilasi kain ini dengan menggunakan pipa pemanas tersebut dan tanpa

menggunakan pipa pemanas untuk debit air masuk. Tujuan dari penggunaan pipa

pemanas ini adalah untuk memberikan perlakuan pemanasan awal pada air

masukan alat distilasi, panjang dari kedua pipa pemanas ini dibedakan. Pipa

pemanas yang digunakan mempunyai ukuran panjang 80 cm, dan 140 cm dan

berdiameter 3 mm yang terbuat dari pipa tembaga. Pengambilan data berlangsung

di Laboratorium Mekanika Fluida Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, karena

pengambilan data berlangsung di dalam ruangan maka sumber panas yang

digunakan adalah dengan menggunakan lampu pemanas ruangan. Lampu pemanas

yang digunakan adalah seperti pada (Gambar 3.1). Pada proses pengambilan data,

lampu pemanas yang digunakan yaitu berjumlah enam buah lampu dengan daya

375 watt untuk satu lampunya. Pengambilan data dilakukan selama dua jam, maka

dalam satu hari peneliti dapat mengambil data dua kali dengan jangka waktu

pengambilan data minimal enam sampai tujuh jam. Hal ini dilakukan karena pada

saat pengambilan data berlangsung temperatur pada alat distilasi diharapakan

(29)

pada pengambilan data yang kedua berlangsung nilai temperatur pada alat

distilasi ini sama dengan pengambilan data sebelumnya.

Gambar 3.1 Lampu Pemanas Ruangan.

Pengambilan data dilakukan secara urut mulai dari Variasi 1 sampai Variasi

5. Setelah pengambilan data selesai selanjutnya akan dilakukan pengolahan data

dan penyusunan artikel ilmiah. Artikel ilmiah yang telah disusun akan diseminasi

seminar dan akan diperbaiki untuk menjadi naskah tugas akhir. Tahapan dan

langkah untuk mencapai tujuan tersebut dapat dilihat pada diagram alir (Gambar

(30)

Gambar 3.2 Tahapan dan langkah-langkah penelitian.

Studi literatur distribusi energi surya, kapilaritas kain, perinsip penguapan dan pengembunan serta proses pada distilasi air energi surya

Lokasi : Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin USD

Pengadaan bahan penelitian dan pembuatan model distilasi air kain

Pengujian dan perbaikan model distilasi air kain

Pengambilandan analisis data

Variasi Debit dan penambahan pipa pemanas

Lokasi : Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin USD Variasi belum

selesai

Penyusunan artikel ilmiahdanpublikasi jurnal atau diseminasi seminar Lokasi : Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin USD

Luaran : Artikel ilmiah dalam prosiding seminar atau jurnal dan naskah tugas akhir

(31)

3.2 Variabel yang Divariasikan

Untuk mengetahui efek debit air masukan dan temperatur air masukan alat

distilasi terhadap efisiensi dan hasil air alat distilasi kain maka dilakukan beberapa

variasi. Untuk mengetahui efek debit air masuk alat distilasi dengan pipa pemanas

140 cm terhadap efisiensi dan hasil air akan dilakukan variasi sebagai berikut :

Tabel 3.1 Tabel variasi efek debit air masukan terhadap efisiensi dan hasil air pada alat distilasi.

Variasi Debit air masukan

liter/jam

2 0,4

3 0,6

4 0,8

Untuk mengetahui efek temperatur air masukan alat distilasi terhadap efisiensi dan

hasil air akan dilakukan variasi sebagai berikut :

Tabel 3.2 Tabel variasi efek temperatur air masukan terhadap efisiensi dan hasil air pada alat distilasi.

Variasi Debit air masukan Pipa pemanas

liter/jam Panjang (cm)

1 0,6 -

3 0,6 140

5 0,6 80

3.3 Langkah Penelitian

Penelitian akan dimulai dengan membuat alat penelitian dan berakhir

dengan analisis data. Secara terinci, langkah-langkah penelitian ini adalah sebagai

(32)

1. Penelitian diawali dengan menyiapkan alat distilasi kain dan

ditambahkan variasi dengan menggunakan pipa pemanas.

2. Mempersiapkan alat-alat ukur yang akan digunakan diantaranya

adalah sensor temperatur, sensor etape, solar meter,

microcontroller arduino, gelas ukur, dan stopwatch.

3. Melakukan variasi satu sampai lima.

4. Menyiapkan sensor yang digunakan untuk mencatat parameter yang

akan diukur.

5. Proses pengambilan data dilakukan dalam waktu 2 jam.

6. Melakukan analisis data dengan persamaan satu sampai sembilan.

3.3 Skema dan Spesifikasi Alat

(33)

Gambar 3.4 Skema alat distilasi.

Berikut adalah bagian-bagian dari skema alat distilasi :

1. Lampu pemanas berdaya 375 Watt (1 lampu).

2. Alat distilasi kain.

3. Bak hasil air yang telah terdistilasi.

4. Bak air yang tidak dapat menguap (limbah).

5. Bak air masukan.

6. Pipa pemanas dengan panjang 80 cm (b).

7. Pipa pemanas dengan panjang 140 cm (a).

(34)

Spesifikasi alat distilasi kain adalah sebagai berikut :

1. Kemiringan absorber, yakni 15 derajat.

2. Absorber 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 adalah 3 cm

6. Dinding alat dilapisi dengan karet hitam dengan ketebalan 0,3 cm

7. Pipa pemanas yang terbuat dari tembaga dengan panjang 80 cm dan 140

cm

8. Penutup alat mengunakan kaca dengan ketebalan 3 mm

3.5 Parameter yang Diukur

Pada penelitian ini parameter-parameter yang akan diukur diantaranya

adalah: temperatur absorber distilasi kain (Tw), temperatur kaca distilasi kain (Tc),

temperatur air masuk distilasi kain (Tin), temperatur air kelur distilasi kain (Tout),

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

dari energi lampu pemanas ruangan (G). Dengan temperatur akan diukur dalam

(35)

3.6 Alat Ukur yang Digunakan

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. Berikut ini adalah solar meter yang digunakan dalam penelitian.

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

digunakan untuk melihat jumlah air hasil distilasi. Berikut ini adalah gelas

ukur yang digunakan dalam penelitian.

3. Sensor temperatur digunakan untuk mengetahui temperatur absorber,

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

sekitar. Berikut ini adalah sensor temperatur yang digunakan dalam

penelitian.

4. Sensor etape digunakan untuk melihat kenaikan hasil air distilasi. Berikut

adalah sensor etape yang digunakan dalam penelitian.

5. Stopwatchdigunakan untuk mengukur lamanya waktu yang diperlukan

dalam berbagai kegiatan atau pekerjaan. Stopwatch pada penelitian ini

digunakan untuk mengukur debit air. Berikut ini adalah stopwatch yang

digunakan dalam penelitian.

6. Microcontroller Arduino digunakan untuk pengambilan data selama

penelitian dengan cara kerja menangkap sinyal dari sensor-sensor yang

telah dipasang pada alat. Berikut ini adalag microcontroller arduino yang

(36)

3.7 Langkah Analisi Data

Langkah analisis efek debit air masuk alat distilasi terhadap efisiensi dan

hasil air akan di buat grafik perbandingan sebagai berikut :

1. Grafik perbandingan efisiensi dan hasil pada variasi 2, 3, dan 4

2. Grafik perbandingan ΔT, koefisien konveksi (hkonv), ΔT.h, dan q uap pada variasi 2, 3, dan 4

Untuk menganalisis efek temperatur air masukan alat distilasi terhadap efisiensi dan

hasil air akan di buat grafik perbandingan sebagai berikut :

1. Grafik perbandingan efisiensi dan hasil air per 10 menit maupun total

selama 2 jam pada variasi 1, 3, dan 5

2. Grafik perbandingan ΔT, koefisien konveksi (hkonv), ΔT.h, dan q uap pada

(37)

21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Berikut ini adalah data-data yang diperoleh selama selama penelitian.

Data-data hasil penelitian akan ditampilkan dalam rata-rata per 10 menit dan ditampilkan

pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.10.

Tabel 4.1 Data rata-rata per 10 menit distilasi kain dengan debit 0,6 liter/jam tanpa menggunakan pipa pemanas (variasi 1)

(38)

Tabel 4.2 Data rata-rata per 10 menit distilasi kain dengan debit 0,4 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2)

Menit T. In T. Out T. Absorber T. Kaca G m

(39)

Menit T. In T. Out T. Absorber T. Kaca G m

(40)

4.2 Hasil Penelitian dan Perhitungan

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan debit 0,6 liter/jam tanpa menggunakan pipa pemanas (variasi 1)

(41)

Tabel 4.8 Data hasil perhitungan debit 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas

(42)

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan debit 0,6 liter/jam menggunakan pipa

4.3.1. Efek Debit Air Masukan Terhadap Unjuk kerja

Perhitungan unjuk kerja variasi 2, 3, dan 4 diambil data selama 2 jam

pengambilan data.

Tabel 4.11 Unjuk kerja pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm(variasi 2, 3, dan 4)

Variasi G Hasil air Efisiensi

Watt/m2 _liter _%

2 291 0,316 46,4

3 291 0,330 48,5

(43)

4.3.2. Efek Temperatur Air Masukan Terhadap Unjuk Kerja

Perhitungan unjuk kerja variasi 1, 3, dan 5 diambil data selama 2 jam

pengambilan data.

Tabel 4.12 Unjuk kerja pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm dan 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

unjuk kerja tiap variasi pada alat distilasi. Perhitungan unjuk kerja variasi 1 sampai

5 diambil dari 2 jam pengambilan data. Berikut analisis tiap variasi yang telah

dilakukan pada alat distilasi.

4.4.1 Efek Debit Air Masukan Terhadap Unjuk kerja

Gambar 4.1 Perbandingan efisiensi pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

(44)

Perbandingan dilakukan pada variasi 2, 3, dan 4 untuk mengetahui efisiensi

terbaik. Gambar 4.1 menunjukkan efisiensi tertinggi ada pada variasi 3 sebesar 48,5

%. Efisiensi terendah pada variasi 2 sebesar 43,3%. Variasi 4 memiliki efisiensi

sebesar 44,1 %.

Gambar 4.2 Perbandingan hasil air pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

Perbandingan dilakukan pada variasi 2, 3, dan 4 untuk mengetahui hasil air

terbaik. Gambar 4.2 menunjukkan hasil air tertinggi ada pada variasi 3 sebesar

0,330 liter (0,383 liter/m2.jam). Hasil air terendah pada variasi 2 sebesar 0,295 liter. Variasi 4 memiliki hasil air sebesar 0,300 liter.

(45)

Gambar 4.3 Perbandingan ∆T (°C) pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8

liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

Gambar 4.3 menunjukkan perbandingan ΔT dari setiap variasi. Pada variasi 3 didapatkan ΔT yang paling besar yaitu 5,99 °C. Pada variasi 2 didapatkan ΔT yang terendah yaitu 5,56 °C. Variasi 4 menunjukkan nilai ΔT sebesar 5,77 °C.

Gambar 4.4 Perbandingan ∆T (°C) pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

Setelah pengambilan data selama 2 jam ΔT pada variasi 3 cenderung naik dari pada ΔT pada variasi 2 dan 4. Kenaikan ΔT pada setiap variasi dapat

dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu penyerapan energi panas yang diterima oleh

lampu pemanas dan temperatur air yang akan didistilasi. Pada variasi 3 diperoleh

5,3

(46)

ΔT yang paling besar dikarenakan lama waktu pemanasan air masukan pada variasi

3 telah cukup terpanaskan oleh energi surya yang datang. Lama waktu pemanasan

dapat dipengaruhi oleh variasi debit air masukan pada alat distilasi, semakin kecil

debit air masukan maka semakin lama waktu pemanasan air masukan terhadap alat

distilasi. Pada variasi 2 diperoleh ΔT yang paling kecil dikarenakan lama waktu pemanasan air masukan pada variasi 2 lebih lama terpanaskan oleh energi surya

yang datang, hal ini menyebabkan temperatur air masukan pada variasi 2 tinggi

sehingga absorber lebih banyak dapat menyerap energi panas dari air masukan dan

membuat selisih perbedaan temperatur absorber dengan kaca tidak besar. Pada

variasi 4 diperoleh ΔT lebih kecil dari variasi 3 dikarenakan air masukan pada variasi 4 menggunakan debit air masukan yang lebih besar jika dibandingkan

dengan variasi 3. Hal ini menyebabkan lama waktu pemanasan air masukan tidak

lebih lama jika dibandingkan dengan variasi 3, maka temperatur air masukan pada

variasi 4 tidak lebih tinggi sehingga penyerapan energi panas pada absorber tidak

lebih baik jika dibandingkan dengan variasi 3.

Gambar 4.5 Perbandingan h konveksipada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

(47)

Gambar 4.5 menunjukkan perbandingan h konveksi dari setiap variasi. Pada

variasi 3 didapatkan h konveksi yang paling besar yaitu 4,85 Watt/m2.°C. Pada variasi 2 didapatkan h konveksi yang terendah yaitu 1,75 Watt/m2_{.°C. Variasi 4 menunjukkan} nilai h konveksi 4,55 Watt/m2.°C.

Gambar 4.6 Perbandingan h konveksi pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

Gambar 4.6 menunjukkan kenaikan h konveksi. Pada variasi 3 terlihat kenaikan h konveksi yang besar dibandingkan dengan variasi 2 dan 4. Hal ini menunjukkan hambatan yang terjadi pada variasi 3 lebih kecil dibandingkan dengan

variasi 2 dan 4. Artinya proses penguapan pada variasi 3 akan lebih baik

dibandingkan dengan variasi 2 dan 4, hal ini disebabkan h konveksi merupakan salah

satu fungsi q uap.

(48)

Gambar 4.7 Perbandingan h.∆T pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

Gambar 4.7 menunjukkan perbandingan h.∆T dari setiap variasi. Pada variasi 3 didapatkan h.∆T yang paling besar yaitu 29,06 watt/m2. Pada variasi 2 didapatkan h.∆T yang terendah yaitu 9,79 watt/m2. Variasi 4 menunjukkan nilai 11,42 watt/m2. Kenaikan h.∆T pada variasi 3 merupakan kenaikan nilai tertinggi dibandingkan dengan variasi 2 dan 4.

Gambar 4.8 Perbandingan h.∆T pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

(49)

Gambar 4.8 menunjukkan h.∆T pada variasi 3 lebih besar dibandingkan dengan variasi 2 dan 4. Hal ini berarti energi yang digunakan untuk memanaskan

air yang terjadi pada variasi 3 lebih besar dibandingkan dengan varisasi 2 dan 4.

Nilai h.∆T adalah nilai yang menggambarkan energi yang digunakan untuk memanaskan air, h.∆T juga merupakan salah satu faktor perpindahan panas dari

absorber menuju kaca. Artinya proses penguapan pada variasi 3 akan lebih baik

dibandingkan dengan variasi 2 dan 4.

Gambar 4.9 Perbandingan q uap pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

(50)

Gambar 4.10 Perbandingan q uap pada pada debit 0,4 liter/jam, 0,6 liter/jam, 0,8 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm (variasi 2, 3, dan 4)

Nilai q uap menggambarkan energi yang digunakan untuk menguapkan air.

Maka dari itu, q uap dapat digunakan sebagai salah satu indikator untuk mengetahui

banyakanya air yang berhasil diuapkan. Gambar 4.10 menunjukkan kenaikan q uap

pada variasi 3 sebesar 259,8 watt/m2. Kenaikan q uap pada variasi ini merupakan kenaikan nilai tertinggi dibandingkan dengan variasi 2 dan 4. Hal ini menunjukkan

bahwa energi yang digunakan untuk menguapkan air yang terjadi pada variasi 3

lebih besar dibandingkan dengan variasi 2 dan 4. Artinya proses penguapan pada

variasi 3 akan lebih baik dibandingkan dengan variasi 2 dan 4, hal ini juga berarti

terjadi peningkatan hasil air paling baik dibandingkan dengan 2 dan 4.

0

(51)

4.4.1 Efek Temperatur Air Masukan Terhadap Unjuk Kerja

Gambar 4.11 Perbandingan efisiensi pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.11 menunjukkan perbandingan efisieinsi dari setiap variasi. pada

(52)

Gambar 4.12 Perbandingan hasil air pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Perbandingan dilakukan pada variasi 1, 3, dan 5 untuk mengetahui hasil air

terbaik. Gambar 4.12 menunjukkan hasil air tertinggi ada pada variasi 3 sebesar

0,330 liter. Hasil air terendah pada variasi 1 sebesar 0,310 liter. Variasi 5 memiliki

hasil air sebesar 0,316 liter.

Gambar 4.13 Perbandingan q pemanas dan q keluar pada debit 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm dan 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 3, dan 5)

(53)

Pada gambar 4.13 merupakan energi dalam yang mempengaruhi efisiensi

dan hasil air pada alat distilasi. Gambar 4.13 menunjukkan nilai q pemanas variasi 3

dan 5. Variasi 3 memiliki q pemanas sebesar 43,1 watt, q pemanas pada variasi ini merupakan nilai yang paling tinggi. Nilai q pemanas merupakan energi yang masuk ke dalam alat distilasi. Sementara itu q keluar adalah energi yang tidak terpakai, dengan kata lain q keluar merupakan air yang tidak dapat menguap. Pada variasi 5

memiliki q terbuang sebesar 26,83 watt, nilai ini didapatkan dari air yang tidak dapat

menguap.

Nilai q keluar pada variasi 3 merupakan nilai yang paling rendah dibandingkan

dengan variasi 5, hal ini dikarenakan lama waktu pemanasan pada air masukan alat

distilasi yang berbeda pada variasi 3 dan 5. Variasi 3 menggunakan pipa yang

memiliki panjang 140 cm sedangkan variasi 5 menggunakan pipa pemanas dengan

panjang 80 cm. Semakin lama waktu pemanasan air masukan maka akan kecil q

keluar.

Penambahan energi dalam (q pemanas) yang juga berarti penambahan temperatur air ke dalam distilasi. Penambahan energi dalam akan mempengaruhi

(54)

Gambar 4.14 Perbandingan ∆T (°C) pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.14 menunjukkan perbandingan nilai ΔT dari setiap variasi. Pada variasi 1 diapatkan ΔT yang paling besar yaitu 6,28 °C. Pada variasi 3 didapatkan

ΔT yang terendah yaitu 5,99 °C. Variasi 5 menunjukkan nilai ∆T 6,21 °C.

Gambar 4.15 Perbandingan ∆T pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas,0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

5,80

(55)

Setelah pengambilan data selama 2 jam ΔT pada variasi 1 cenderung naik dari pada ΔT pada variasi 3 dan 5. Kenaikan ΔT pada setiap variasi dapat

dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu penyerapan energi panas yang diterima oleh

lampu pemanas dan temperatur air yang akan didistilasi. Pada variasi 1 diperoleh

ΔT yang paling besar dikarenakan air masukan pada variasi 1 tidak melalui pipa

pemanas. Hal ini menyebabkan temperatur air masukan pada variasi 1 rendah

sehingga absorber tidak menerima energi panas untuk diserap. Pada variasi 3

diperoleh ΔT yang paling kecil dikarenakan air masukan pada variasi 3 melewati

pipa pemanas 140 cm. Hal ini menyebabkan lama waktu pemanasan air masukan

akan lebih lama jika dibandingkan dengan variasi 1, maka temperatur air masukan

pada variasi 3 tinggi sehingga absorber dapat menyerap energi panas dari air

masukan dan membuat selisih perbedaan temperatur absorber dengan kaca tidak

besar. Pada variasi 5 diperoleh ΔT lebih kecil dari variasi 3 dikarenakan air masukan pada variasi 5 melewati pipa pemanas 80 cm. Hal ini menyebabkan lama

waktu pemanasan air masukan tidak lebih lama jika dibandingkan dengan variasi

3, maka temperatur air masukan pada variasi 5 tidak lebih tinggi sehingga

penyerapan energi panas pada absorber tidak lebih baik jika dibandingkan dengan

(56)

Gambar 4.16 Perbandingan h konveksi pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.16 menunjukkan perbandingan h konveksi dari setiap variasi. Pada

variasi 3 didapatkan h konveksi yang paling besar yaitu 4,85 watt/m2.°C. Pada variasi

1 didapatkan h konveksi yang terendah yaitu 1,81 watt/m2.°C. Variasi 5 menunjukkan

nilai h konvekasi 1,84 watt/m2.°C.

Gambar 4.17 Perbandingan h konveksi pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

(57)

Gambar 4.12 menunjukkan kenaikan h konveksi. Pada variasi 3 terlihat kenaikan h konveksi yang besar dibandingkan dengan variasi 1 dan 5. Hal ini menunjukkan hambatan yang terjadi pada variasi 3 lebih kecil dibandingkan dengan

variasi 1 dan 5. Artinya proses penguapan pada variasi 3 akan lebih baik

dibandingkan dengan variasi 1 dan 5, hal ini disebabkan hkonveksi merupakan salah

satu fungsi q uap. Kenaikan h konveksi pada variasi 3 merupakan kenaikan nilai tertinggi dibandingkan dengan variasi 1 dan 5. Nilai q konveksi adalah nilai yang menggambarkan energi yang digunakan untuk memanaskan air, q konveksi juga merupakan salah satu faktor perpindahan panas dari absorber menuju kaca.

Gambar 4.18 Perbandingan h.∆T pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.18 menunjukkan perbandingan h.∆T dari setiap variasi. Pada variasi 3 diapatkan h.∆T yang paling besar yaitu 29,06 watt/m2. Pada variasi 1 didapatkan h.∆T yang terendah yaitu 11,39 watt/m2_{. Variasi 5 menunjukkan nilai} h.∆T 11,42 watt/m2. Kenaikan h.∆T pada variasi 3 merupakan kenaikan tertinggi

(58)

Gambar 4.19 Perbandingan h.∆T pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6

liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.19 menunjukkan h.∆T pada variasi 3 lebih besar dibandingkan dengan variasi 1 dan 5. Hal ini berarti energi yang digunakan untuk memanaskan

Nilai h.∆T adalah nilai yang menggambarkan energi yang digunakan untuk memanaskan air, h.∆T juga merupakan salah satu faktor perpindahan panas dari

absorber menuju kaca. Artinya proses penguapan pada variasi 3 akan lebih baik

(59)

Gambar 4.20 Perbandingan q uap pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.20 menunjukkan perbandingan nilai q uap dari setiap variasi. Pada variasi 3 diapatkan q uap yang paling besar yaitu 844 watt/m2. Pada variasi 1 diapatkan q uap yang terendah yaitu 520 watt/m2. Variasi 5 menunjukkan q uap sebesar

646 watt/m2. Kenaikan q uap pada variasi 3 merupakan kenaikan nilai tertinggi dibandingkan dengan variasi 1 dan 5.

(60)

Gambar 4.21 Perbandingan q uap pada debit 0,6 liter/jam tanpa pipa pemanas, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm, 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 80 cm (variasi 1, 3, dan 5)

Gambar 4.21 menunjukkan q uap pada variasi 3 lebih besar dibandingkan dengan variasi 1 dan 5. Hal ini berarti energi yang digunakan untuk memanaskan

Artinya proses penguapan pada variasi 3 akan lebih baik dibandingkan dengan

variasi 1 dan 5.

Energi dalam yang masuk ke dalam distilasi telah mempengaruhi nilai ∆T, h konveksi, h.∆T dan q uap. Sehingga didapatkan efisiensi dan hasil air terbaik pada variasi 3 karena mendapatkan energi dalam yang paling besar.

0

(61)

45

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap variasi debit air

masukan dan temperatur air masukan terhadap unjuk kerja, maka dapat diambil

beberapa kesimpulan diantaranya adalah :

1. Pada penelitian ini unjuk kerja yang terbaik adalah dengan menggunakan

debit air masukan 0,6 liter/jam menggunakan pipa pemanas 140 cm

(variasi 3) yaitu dengan hasil 0,330 liter (0,383 liter/m2_{.jam) dan efisiensi} 48,5 %. Hal ini dikarenakan lama waktu pemanasan terhadap air masukan

telah cukup untuk alat distilasi. Efek menggunakan pipa pemanas pun akan

mempengaruhi lama waktu pemanasan terhadap air masukan. Semakin

lama air masukan melewati pipa pemanas maka temperatur air masukan

terhadap alat distilasi akan tinggi. Hal ini akan membantu proses

penguapan pada alat distilasi.

2. Efek debit air masukan akan mempengaruhi lama waktu pemanasan

terhadap air yang akan didistilasi, semakin rendah debit air masukan maka

akan membuat temperatur air masukan menjadi lebih tinggi. Hal ini akan

mengakibatkan adanya penambahan energi panas yang diserap oleh

(62)

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, ditemukan beberapa

hambatan. Untuk penelitian selanjutnya penulis menganjurkan beberapa perbaikan

diantaranya :

1. Perlu menggunakan pompa yang dapat mengalirakan debit air masukan

yang konstan.

2. Memperlukan debit air masukan yang tepat berpengaruh terhadap lama

(63)

47

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, pp. 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 , pp. 78–94.

Arismunandar, Wiranto. 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, D. 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, B., Chandrasekaran, J. & Kumar, S., 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.

Mitesh I. Patel. Effect of dye on distillation of a single slope active solar still coupled with evacuated glass tube solar collector. International Journal of Engineering Research and Applications, 1(3), pp. 456-460.

Mona M. Naim. 2002. Non-conventional solar stillsPart 1. Non-conventional solar stills with charcoal particles as absorber medium. Desalination, Volume 153, pp. 55-64.

(64)

48

LAMPIRAN

(65)

Lampiran 2. Tabel Uap A-8

(66)

Lampiran 2. Lanjutan Tabel Uap A-8

(67)

Lampiran 3. Sifat Air

(68)