Unjuk kerja distilasi air absorber kain dengan kaca penutup berpendingin spray dan alat penukar kalor - USD Repository

(1)

i

UNJUK KERJA DISTILASI AIR ABSORBER KAIN DENGAN KACA PENUTUP BERPENDINGIN SPRAY DAN ALAT PENUKAR KALOR

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

Disusun Oleh :

ANUGRAH AJI PRAMUDIA NIM : 155214126

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

ii

THE PERFORMANCE OF DISTILATION OF FABRIC ABSORBER

WITH SPRAY-COOLED COVER GLASS AND HEAT EXCHANGER

FINAL PROJECT

As Partial Fullfillment of the Requirement

to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

Presented By :

ANUGRAH AJI PRAMUDIA STUDENT NUMBER: 155214126

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI

(3)

(4)

iv

UNJUK KERJA DISTILASI AIR ABSORBER KAIN DENGAN PENUTUP KACA BERPENDINGIN SPRAY DAN ALAT PENUKAR KALOR

Telah dipertahankan di hadapan tim penguji

Susunan Tewan Penguji

Nama Lengkap Tanda Tangan Ketua : Budi Sugiharto, S.T., M.T.

Sekretaris : Achilleus Hermawan Astyanto, S.T., M.Eng. Pembimbing : Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T.

Tugas akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D.

pada tanggal 24Januari 2019

dan dinyatakan telah lulus memenuhi syarat

Yogyakarta, 24 Januari 2019

Dharma Fakultas Sains dan Teknologi

(5)

v

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul :

UNJUK KERJA DISTILASI AIR ABSORBER KAIN DENGAN PENUTUP KACA BERPENDINGIN SPRAY_{DAN ALAT PENUKAR KALOR} dibuat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Strata 1, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir atau penelitian yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun, kecuali bagian informasi yang dicantumkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Penulis,

(6)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Anugrah Aji Pramudia

Nomor Mahasiswa : 155214126

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

UNJUK KERJA DISTILASI AIR ABSORBER KAIN DENGAN PENUTUP KACA BERPENDINGIN SPRAY DAN ALAT PENUKAR KALOR Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikan saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyatakan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 24 Januari 2019 Yang Menyatakan

(7)

vii

ABSTRAK

Air bersih merupakan kebutuhan pokok bagi setiap manusia, oleh sebab itu air yang diminum harus benar-benar bersih dan tidak terkontaminasi dengan zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Masyarakat yang tinggal di daerah dekat pantai sangat sulit untuk mendapatkan air yang bersih, sehingga air bersih menjadi mahal. Sulitnya mendapat air bersih maka masyarakat yang tinggal di daerah dekat pantai terkadang mengkonsumsi air yang telah terkontaminasi zat yang berbahaya, sehingga menimbulkan berbagai macam penyakit bahkan kematian.

Air yang terkontaminasi oleh zat berbahaya menjadi tidak layak untuk dikonsumsi. Untuk mengatasi masalah kekurang air layak konsumsi ini maka diperlukan sebuah inovasi baru yang salah satunya dengan cara distilasi energi surya. Terdapat dua proses utama dalam distilasi, yaitu penguapan dan pengembunan. Pengembunan dapat ditingkatkan dengan menurunkan temperatur kaca. Spray merupakan salah satu metode dalam mendinginkan kaca dan alat penukar kalor merupakan salah satu komponen untuk membantu menaikkan temperatur air sehingga air masukan absorber sudah lebih tinggi disbanding dengan sebelum masuk alat penukar kalor. Parameter yang akan divariasikan adalah (1) debit absorber 0,6 liter/jam dengan debit spray 5 liter/jam, (2) debit absorber 0,6 liter/jam dengan debit spray 8 liter/jam, (3) debit absorber 0,6 liter/jam dengan debit spray 10 liter/jam, (4) debit absorber 1 liter/jam dengan debit spray 10 liter/jam, (5) debit absorber 1,3 liter/jam dengan debit spray 10 liter/jam. Parameter yang diukur adalah (1) temperatur air keluar absorber, (2) temperatur air masuk absorber dan temperatur air masuk kaca, (3) temperatur absorber, (4) temperatur air keluar kaca, (5) temperatur kaca, (6) kelembaban sekitar, (7) temperatur sekitar, dan (8) e-tape. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa efisiensi yang terbesar didapatkan pada debit absorber 0,6 liter/jam dan debit spray 10 liter/jam dengan hasil air distilasi sebanyak 0,37 liter/jam.m2 dan efisiensi sebesar 79 %. Sementara itu efisiensi terendah didapatkan pada debit absorber 1,3 liter/jam dan debit spray 10 liter/jam dengan hasil air distilasi sebanyak 0,33 liter/jam.m2 dan efisiensi sebesar 71 %.

(8)

viii ABSTRACT

Clean water is a basic requirement for every human being, therefore the water you drink must be completely clean and not contaminated with substances that are harmful to health. People who live in areas near the coast are very difficult to get clean water, so that clean water becomes expensive. Difficulty in getting clean water, people who live in areas near the coast sometimes consume water that has been contaminated with harmful substances, causing various kinds of diseases and even death.

Water contaminated with harmful substances becomes unsuitable for consumption. To overcome the problem of lack of water that is suitable for consumption, a new innovation is needed, one of which is by distillation of solar energy. There are two main processes in distillation, namely evaporation and condensation. Condensation can be increased by reducing the temperature of the glass. Spray is one method of cooling glass and heat exchanger is one component to help increase the temperature of the water so that the input water absorber is higher than before entering the heat exchanger. The parameters that will be varied are (1) discharge of 0.6 liter / hour absorber with 5 liter / hour discharge spray, (2) 0.6 liter / hour absorber discharge with 8 liter / hour discharge spray, (3) 0 absorber discharge, 6 liters / hour with spray discharge of 10 liters / hour, (4) absorber discharge of 1 liter / hour with spray discharge of 10 liters / hour, (5) absorber discharge of 1.3 liters / hour with spray discharge of 10 liters / hour. The parameters measured are (1) the temperature of the water out of the absorber, (2) the temperature of the absorber water and the temperature of the inlet water, (3) the temperature of the absorber, (4) the temperature of the glass exit water, (5) the temperature of the glass, (6) humidity around , (7) ambient temperature, and (8) e-tape. The results of this study indicate that the greatest efficiency was obtained at 0.6 liter / hour absorber discharge and 10 liter/hour spray discharge with distillation water results of 0.37 liters / hour.m2 and efficiency of 79%. Meanwhile the lowest efficiency is obtained at the 1.3 liter/hour absorber discharge and 10 liter / hour spray discharge with distillation results of 0.33 liters / hour.m2 and efficiency of 71%.

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik dan tepat pada waktunya. Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, untuk memperoleh ijazah maupun gelar S1 Teknik Mesin. Berkat bimbingan, nasihat dan doa yang diberikan dari berbagai pihak, akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan maksimal. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

3. Ir. Fransiscus Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing dalam proses pembuatan alat dan penelitian Tugas Akhir ini.

5. Stefan Mardikus S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ilmu pengetahuan selama kuliah

7. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga selesainya penulisan skripsi ini.

(10)

x

8. Keluarga tercinta, Bapak Edi Triyono, Ibu Cisilia Miming Wiyati, S.Pd., dan kakak tercinta Wahyu Kristianto yang selalu mendukung, mendoakan, semangat dan bantuan baik berupa moral dan materi kepada penulis. 9. Sophia Bulantara yang selalu memberikan semangat dan dukungan secara

moral.

10. Seluruh teman dan sahabat Teknik Mesin terutama untuk teman-teman Teknik Mesin 2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

11. Seluruh pihak yang secara langsung maupun tidak langsung memberikan bantuan berupa material maupun moral kepada penulis.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidaklah sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun masih sangat diharapkan dari pembaca demi penyempurnaan skripsi ini. Diharapkan skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vii

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

Bab 1 ... 1

Pendahuluan ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 3

1.3 Rumusan Masalah ... 4

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 4

Bab 2 ... 6

Tinjauan Pustaka ... 6

2.1 Landasan Teori ... 6

2.2 Penelitian Terdahulu ... 13

2.3 Hipotesis ... 14

(12)

xii

Metode Penelitian ... 15

3.1 Metode Penelitian ... 15

3.2 Skema dan Spesifikasi Alat ... 16

3.3 Variabel yang divariasikan ... 18

3.4 Alat ukur yang digunakan ... 20

3.5 Langkah Penelitian ... 20

3.6 Langkah dan analis data ... 21

Bab 4 ... 22

Hasil dan Pembahasan ... 22

4.1 Hasil Penelitian ... 22

25 4.3 Analisi data ... 31

Bab 5 5.1 Kesimpulan DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 4.2. Hasil Perhitungan ... ... 4

Penutup ... 4

... 4ϰ 5.2 Saran ... 4ϱ ... 4

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1 Hasil Penelitian Variasi 1 ... 22

Tabel 4. 6 Hasil perhitungan variasi 1 ... 25

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Alat Penukar Kalor A (Tampak Luar) dan B (Tampak Dalam) ... 7

Gambar 2. 2 Skema Energi Panas Dalam Alat Distilasi ... 9

Gambar 2. 3 Aliran pendingin spray ... 14

Gambar 3. 1 Skema posisi lampu inframerah ...15

Gambar 3. 2 Alat distilasi absorber kain ... 16

Gambar 3. 3 Skema alat distilasi absorber kain ... 17

Gambar 3. 4 Absorber kain ... 18

Gambar 4. 1 Efek laju aliran pendingin terhadap efisiensi ... 31

Gambar 4. 2 Efek laju aliran pendingin terhadap hasil destilasi ... 31

Gambar 4. 5 Efek laju aliran pendingin terhadap ΔT ... 34

Gambar 4. 6 Efek laju aliran pendingin terhadap ΔT ... 34

Gambar 4. 7 Efek laju aliran pendingin terhadap h ... 35

Gambar 4. 9 Efek laju aliran air absorber terhadap hasil destilasi Gambar 4. 10 Efek laju aliran air absorber terhadap hasil destilasi Gambar 4. 8 Efek laju aliran pendingin terhadap h ... 3

... 3

Gambar 4. 11 Efek laju aliran air absorber terhadap efisiensi ... 3

Gambar 4. 12 Efek laju aliran air absorber terhadap efisiensi ... 3

(15)

xv

Gambar 4. 16 Efek laju aliran air absorber terhadap h ... 4

Gambar 4. 17 Efek laju aliran pendingin terhadap ΔT x h ... 4

Gambar 4. 18 Efek laju aliran air absorber terhadap ΔT x h ... 4

(16)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 3. Gambar Absorber Kain

Lampiran 1. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh ... 48

Lampiran 2.Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh (Lanjutan)... 49

(17)

Bab 1

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Air bersih merupakan kebutuhan pokok bagi setiap manusia, oleh sebab itu air yang diminum harus benar-benar bersih dan tidak terkontaminasi dengan zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Masyarakat yang tinggal di daerah dekat pantai sangat sulit untuk mendapatkan air yang bersih, sehingga air bersih menjadi mahal. Sulitnya mendapat air bersih maka masyarakat yang tinggal di daerah dekat pantai terkadang mengonsumsi air yang mereka tidak tahu telah terkontaminasi zat yang berbahaya, sehingga menimbulkan berbagai macam penyakit bahkan menimbulkan kematian.

Air yang terkontaminasi oleh zat yang berbahaya menjadi tidak layak untuk dikonsumsi. Untuk mengatasi hal ini salah satunya dengan menjernihkan air yang kotor dengan destilasi air dengan memanfaatkan energi surya yang melimpah di daerah gersang tersebut. Untuk mengatasi masalah kekurang air layak konsumsi ini maka diciptakan alat destilasi air yang akan memisahkan kotoran yang ada di air sehingga menjadi air yang bersih dan layak untuk dikonsumsi.

Penelitian kali ini akan menggunakan alat destilasi air energi matahari jenisabsorberkain. Alat destilasi air memiliki dua komponen penting yaitu

absorberdan penutup kaca.Absorberberfungsi sebagai tempat air kotor yang

(18)

akan didestilasi sekaligus sebagai penyerap energi matahari yang nanti akan membantu proses penguapan. Penutup kaca berfungsi sebagai tempat pendinginan yang mempercepat proses pengembunan yang sekaligus menjadi tempat pengembunan uap air dimana setelah air menguap maka embun akan menempel pada penutup kaca. Pada penelitian ini pendingin kaca menggunakan jenis spray. Pada percobaan sebelumnya diperoleh efisiensi sebesar 46,35 % dengan hasil air destilasi 2,39 L/m2_{.hari (Dwi, 2011).} Efisiensi yang diperoleh tidak maksimal, karena pendinginan spray tidak dapat menurunkan temperatur kaca secara baik dan merata.

Unjuk kerja dari alat destilasi energi surya dapat diukur dari efisiensi yang dihasilkan. Banyak faktor yang mempengaruhi efisiensi dari alat destilasi air energi surya diantaranya yaitu keefektifan absorber dalam menyerap panas, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap air, jumlah massa air di alat destilasi, dan temperatur awal air yang masuk kedalam destilator. Absorber yang digunakan harus memilki absorbtivitas energi surya yang baik. Untuk meningkatkan absorbtivitas pada umumnya digunakan absorber berwarna hitam. Penutup kaca tidak boleh terlalu panas, karena jika temperatur kaca terlalu tinggi maka uap air akan sulit untuk mengembun di dinding kaca maka pada penelitian ini penutup kaca akan menggunakanspray untuk mendinginkan penutup kaca. Air yang masuk kedalam destilator diusahakan memiliki temperatur yang tinggi untuk mempercepat proses penguapan. Semakin cepat proses penguapan maka air hasil destilasi akan semakin banyak dan efisiensi dari alat destilasi energi surya juga akan

(19)

meningkat maka pada penelitian ini akan digunakan alat penukar kalor (APK) yang dimanfaatkan untuk menaikkan temperatur air sebelum masuk ke dalam absorber kain.

Permasalahan dari alat destilasi air energi surya jenis absorber kain saat ini yaitu rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Penelitian ini akan meneliti pengaruh debit pendinginan kaca, dan penggunaan alat penukar kalor (APK). APK akan menggunakan jenis aliran searah. Pada APK jenis ini diharapkan bahwa temperatur air buangan spray akan membuang kalor ke air masukan absorber sehingga air yang masuk ke absorber akan memiliki temperatur yang lebih tinggi.

1.2 Identifikasi Masalah

Pada latar belakang telah dijelaskan bahwa unjuk kerja alat destilasi dipengaruhi oleh dua faktor yaitu penguapan dan pengembunan. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar penguapan dan pengembunan maka akan menghasilkan air destilasi yang lebih banyak. Agar penguapan dan pengembunan semakin membesar, digunakan pendingin kaca dan APK. Pendingin kaca digunakan untuk menurunkan temperatur kaca agar pengembunan lebih cepat, dan APK digunakan untuk menaikkan temperatur air yang akan masuk ke absorber agar penguapan lebih cepat.

(20)

1.3 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini akan meneliti efek dari debit aliran pendingin kaca pada unjuk kerja dan temperatur air masukan dengan memanfaatkan energi panas air pendingin kaca menggunakan APK.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dari penelitian ini adalah: 1. Luasan destilator sebesar 0,49 m2 .

2. Nilai emisifitas (ԏα) dari alat sebesar 0,81.

3. Pengujian dilakukan selama 2 jam untuk setiap variasi. 4. Laju aliran air dianggap konstan.

5. Temperatur absorber dianggap sebagai temperatur air yang akan didistilasi.

6. Temperatur pada luasan kaca dianggap merata. 7. Temperatur pada luasan absorber dianggap merata. 8. Energi panas dari lampu pada setiap pengujian sama.

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut

1. Untuk menganalisis efek pendinginan kaca terhadap unjuk kerja dengan fluida pendingin air,

2. Untuk menganalisis efek dari penggunaan APK.

(21)

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah menambah kepustakaan tentang efek pendinginan kaca pada distilasi air jenis absorber kain dan efek dari penggunaan APK yang dapat digunakan sebagai referensi bagi peneliti sejenis berikutnya.

(22)

Bab 2

Tinjauan Pustaka

2.1 Landasan Teori

Distilasi merupakan proses penjernihan air kotor menjadi air

bersih. Pada distilasi, terdapat dua proses utama, yaitu penguapan dan

pengembunan. Perbedaan temperatur menjadi faktor utama agar kedua

proses tersebut dapat berlangsung.

Proses tersebut berlangsung secara berurutan, berawal dari energi

panas yang masuk ke dalam alat distilasi dan memanaskan absorber yang

berisi air, sehingga lapisan air kotor diatas absorber akan menguap

kemudian berubah fase menjadi embun dan menempel pada kaca penutup,

sedangkan kotoran tidak ikut menguap. Proses penguapan dan pengembunan

yang meningkat akan menghasilkan unjuk kerja yang maksimal.

Alat penukar kalor (APK) adalah alat bantu yang digunakan untuk

memindahkan energi panas dari fluida panas ke fluida yang dingin. Banyak

sekali pengaplikasian alat penukar kalor (APK) yang digunakan dalam

kehidupan sehari-hari, seperti condenser atau evaporator pada AC, radiator

pada mobil, dll.

Pada eksperimen ini APK digunakan untuk membantu

mempercepat proses pemanasan air. Diharapkan air dapat panas sebelum

masuk ke absorber dan mempercepat proses penguapan.

(23)

(A)

(B)

Gambar 2.1 Alat Penukar Kalor A (Tampak Luar) dan B (Tampak Dalam)

Pada Gambar 2.1 warna merah menandakan bahwa temperatur air

panas yang berasal dari sisa air spray, nantinya akan dimanfaatkan untuk

membantu menaikkan temperatur air masukan ke absorber yang berwarna

biru.

Efektivitas dari APK yaitu perbandingan perpindahan panas aktual

dengan panas maksimum yang dapat dipindahkan. Secara matematis

dituliskan sebagai berikut (Pane, 2014):

(24)

Ɛ = = .( . )

.( . )=

.( . . )

.( . . ) (1)

= ! × # $%& ' = !' × # (2)

( = '= !' × #' → %*%+,-% ' < (3)

( = = ! × # → %*%+,-% < ' (4)

Dengan Ɛ adalah efektivitas penukar panas (%). ṁh dan ṁc adalah

debit air panas dan dingin yang mengalir didalam penukar panas

(liter/detik). Ch adalah kapasitas panas air panas (J/kg.℃). Cc adalah

kapasitas panas air dingin (J/kg.℃). Th.in adalah temperatur air panas masuk

APK (℃). Th.out adalah temperatur air panas keluar APK (℃). Tc.in adalah

temperatur air dingin masuk APK (℃). Tc.out adalah temperatur air dingin

keluar APK (℃).

Gambar 2.2 Skema Energi Panas Dalam Alat Distilasi

(25)

Distilasi dengan energi surya memiliki beberapa faktor yang sangat

mempengaruhi diantaranya yaitu radiasi, penguapan dan pengembunan.

Radiasi adalah perpindahan panas yang tidak memerlukan perantara dalam

memindahkan panas dari suatu benda ke benda lain. Pada alat distilasi air

energi surya memanfatkan panas dari radiasi matahari sebagai energi panas

untuk memanasi destilator seperti ditunjukkan di Gambar 2.2. Radiasi dari

matahari yang diterima bumi pada bagian luar atmosfer bumi adalah 1353

W/m2. Tidak semuanya energi panas dari matahari akan sampai ke

permukaan bumi. Radiasi dari matahari khususnya radiasi ultraviolet akan di

serap oleh ozon dan radiasi inframerah akan diserap oleh karbon dioksida

dan uap air.

Radiasi matahari yang masuk ke permukaan bumi ada dua macam

yaitu radiasi sorototan dan radiasi sebaran (Arismunandar, 1995). Konveksi

merupakan perpindahan panas yang disertai dengan berpindahnya zat

penghantar panas. Terjadinya perpindahan panas secara konveksi kerana

perbedaan temperatur antara dua medium. Perpindahan panas antara air di

absorber dan kaca penutup secara konveksi mengakibatkan udara di antara

air di absorber dan kaca penutup menjadi panas. Panasnya udara di dalam

destilator mengakibatkan terjadinya penguapan pada air di absorber.

Penguapan adalah proses perubahan fase dari cair menjadi uap.

Penguapan dapat ditingkatkan dengan menaikkan temperatur dari fluida cair.

Selain dengan menaikkan temperatur, penguapan dapat ditingkatkan dengan

(26)

permukaan fluida cair dan memperkecil tekanan di atas permukaan fluida

cair.

Pengembunan atau kondensasi adalah perubahan fase dari uap air

menjadi embun. Kondensasi terjadi ketika uap air didinginkan sehingga

menjadi embun, tetapi juga dapat terjadi ketika uap air diberikan tekanan.

Embun yang telah terkondensasi dari uap air disebut kondensat. Untuk

meningkatkan pengembunan yaitu dengan mendinginkan kaca penutup.

Pendinginan kaca dapat dilakukan dengan air atau udara. Pada

pendinginan air, dapat dilakukan dengan metode spray (Gambar 2.3).

Metode spray, memiliki kelemahan yaitu luasan kontak air pada kaca yang

kecil, sehingga waktu kontak air pada kaca menjadi lebih cepat. Hal ini

mengakibatkan dalam mendinginkan kaca membutuhkan waktu yang lebih

lama. Pendinginan yang lama akan berdampak pada proses pengembunan

yang rendah.

Gambar 2.3 Aliran pendingin spray Pipa spray

Aliran air pendingin

(27)

Gambar 2.3 merupakan bentuk pendinginan air menggunakan

spray. Terlihat bahwa luasan kontak air pada kaca penutup menjadi lebih

besar, sehingga waktu kontak air pada kaca menjadi lebih lama. Waktu

kontak air pada kaca yang lebih lama akan mempengaruhi proses

pengembunan menjadi lebih baik.

Efisiensi alat distilasi energi matahari (η) merupakan perbandingan

antara jumlah energi matahari yang digunakan dalam proses penguapan air

dengan jumlah energi panas lampu inframerah yang datang selama waktu

pemanasan (Arismunandar, 1995).

0 = _{1 4} 1 '23

5 5 1 67 8 100% (5)

dengan m adalah hasil air distilasi (kg), hfg adalah panas laten air

(J/kg), Ac adalah luasan alat distilasi (m2), GTmatahari adalah energi panas

lampu inframerah (W/m2) dan dt adalah lama waktu pemanasan (detik).

Proses penguapan dari absorber menuju kaca dapat dicari dengan

persamaan Darcy Weishbach:

! 8 ℎ=> = ? @ = 16.27810 D8 ? E(F 8G H I_{G H I} 8 1000 J !L K (6)

dengan quap adalah laju penguapan air ke permukaan kaca (W/m2),

qkonv adalah laju perpindahan panas secara konveksi (W/m2), Pw adalah

tekanan parsial uap (Pa), Pc adalah tekanan parsial udara (Pa), Tw adalah

temperatur absorber (K), Tc adalah temperatur kaca (K).

Laju perpindahan panas secara konveksi (qkonv) dapat dicari dengan

persamaan:

(28)

? E(F = 8.84810 O8 PQR +_KTU.V1WXH Y _H8RZ[ \ Y

8 QR J !L K (7) dengan ΔT (delta T) adalah perbedaan temperatur absorber dengan

kaca (°C).

Laju perpindahan panas secara radiasi (qrad) dapat dihitung

berdasar persamaan :

?] 6 = 5,67 8 10 WW 8 0,9 8 (RZO− R#O) 8 1000 J !L K (8)

Laju perpindahan panas total (qtotal) merupakan penjumlahan dari

qkonveksi, qradiasi dan quap dari air ke kaca (W/m2):

?7E7 b = ? @+ ? E(F+ ?] 6 J !L K (9)

Terdapat juga faktor yang mempengaruhi qkonv, yaitu hkonveksi, yang

merupakan koefisien konveksi (W/m2°C), dapat dilihat pada persamaan :

ℎ E(F = 8.84810 O8 PRZ − R# +_KTU.V1WXH Y _H8RZ[ \ Y

J !L K_° (10)

2.2 Penelitian Terdahulu

Penelitian menggunakan pendingin spray memperoleh hasil air

distilasi sebesar 3,6 kg/m2.hari (Agboola, 2016). Penggunaan jenis absorber

kain dengan berpendingin spray akan memperoleh hasil air distilasi sebesar

1,7 kg/m2.hari dilakukan di India (Rai, 2013) dan 2,39 kg/m2.hari dilakukan

di Indonesia (Dwi, 2011). Penelitian mengenai peningkatan efisiensi dari

sistem STEG (Solar Thermoelectric Generation) berpendingin spray,

memperoleh efisiensi terbaik sebesar 31,3% dengan debit kain 0,35 L/min

(Ge, 2018).

(29)

Efek pendinginan kaca pada distilasi air jenis absorber kain

menggunakan lampu yang memiliki energi panas sebesar 384 W/m2 dengan

luasan alat 0,89 m2 . Pada kondisi volume air pendingin kaca disetiap sekat

500 ml dihasilkan rata-rata temperatur kaca dan temperatur absorber selama

2 jam sebesar 48,50 oC dan 55,25 oC. Dihasilkan air distilasi sebanyak 0,101

kg/m2 dengan efisiensi 11 %. Pada kondisi volume air pendingin kaca 500

ml menghasilkan air distilasi yang sedikit selama 2 jam. Hal ini dikarenakan

energi panas total dari air ke kaca yang dihasilkan destilator sebesar 84

W/m2 (Agung, 2018).

Penelitian ini ingin mengetahui efek pendinginan kaca dan alat

penukar kalor terhadap unjuk kerja alat distilasi air energi surya. Penelitian

tersebut bertujuan untuk menganalisis efek dari aliran pendinginan kaca,

debit aliran pendingin kaca dan penggunaan alat penukar kalor (APK)

terhadap unjuk kerja alat disti1lasi air energi surya jenis absorber kain.

Dihasilkan unjuk kerja dengan hasil distilasi sebesar 0,091 kg/m2.2 jam

dengan efisiensi 10,9 %. Pada kondisi menggunakan APK terjadi

peningkatan kinerja dari alat distilasi. Terjadi peningkatan hasil distilasi 42

sebesar 0,055 kg/m2 dengan efektivitas APK 59 % (Roni, 2018)

2.3 Hipotesis

Dengan menggunakan air pendingin kaca dan APK dapat

dihasilkan air destilasi yang lebih banyak. Air pendingin kaca digunakan

(30)

digunakan untuk menaikkan temperatur air di absorber agar penguapan lebih

cepat. Pada kondisi penguapan dan pengembunan yang lebih cepat maka

akan dihasilkan air destilasi yang lebih banyak dan diharapkan efisiensi alat

destilasi semakin baik.

(31)

Bab 3

Metode Penelitian

3.1 Metode Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan menggunakan alat distilasi yang disimulasikan menggunakan lampu sebagai pengganti energi surya. Lampu yang digunakan berjumlah 6 buah lampu inframerah agar mempermudah dalam melakukan pengamatan dan kontrol alat. Lampu yang digunakan lampu dengan daya sebesar 375 W dengan temperatur benda hitam 2450 K, sehingga memiliki energi panas lampu sebesar 384 W/m2dan energi panas lampu yang masuk alat distilasi sebesar 309,69 W/m2_.

Gambar 3. 1 Skema posisi lampu inframerah

(32)

3.2 Skema dan Spesifikasi Alat

Gambar 3. 2 Alat distilasi absorber kain

Gambar 3.2 merupakan alat distilasi secara keseluruhan, (1) lampu yang digunakan sebagai pengganti energi matahari, (2) spray, (3) absorber kain dan kaca penutup, (4) bak penampung air hasil distilasi, (5) alat penukar kalor, (6) bak penampung air yang akan di distilasi, (7) bak pembuangan sisa airspray.

1

2

3

4

7 6

5

(33)

Gambar 3. 3 Skema alat distilasi absorber kain

Gambar 3.3 menunjukkan skema alat distilasi dimana (1) merupakan bak penampung air kotor, (2) merupakan katup pengukur debit yang mengalir, (3) merupakan alat penukar kalor, (4) merupakan absorber kain, (5) merupakan bak penampung air hasil distilasi, (6) merupakan bak penampun air sisa distilasi, (7) merupakan bak penampung air sisa dari alat penukar kalor, (8) merupakan penampung air spray, (9) merupakan alat

spray, (10) merupakan aliran masuk ke absorber kain

Penelitian ini menggunakan alat distilasi air jenisabsorberkain yang terbuat dari kayu dengan ketebalan 12 mm.Absorber kain terbuat dari karet dan memiliki ukuran panjang x lebar sebesar 81 cm x 61 cm, sehingga luasan absorber sebesar 0,49 m2_{. Kaca penutup memiliki panjang 82 cm x} lebar 62 cm dengan ketebalan 3 mm.

(34)

Gambar 3. 4 Absorber kain

3.3 Variabel yang divariasikan

Pada penelitian ini terdapat beberapa parameter yang akan divariasikan diantaranya sebegai berikut:

1. Variasi 1 adalah variasi dengan debit air mengisi absorber kain 0,6 liter/jam dan pada debit aliran air pendinginan kaca 5 liter/jam menggunakan APK.

Saluran hasil air distilasi

(35)

4. Variasi 4 adalah variasi dengan debit air mengisi absorber kain 1 liter/jam dan pada debit aliran air pendinginan kaca 10 liter/jam menggunakan APK.

Parameter yang diukur

Parameter yang diukur saat melakukan penelitian pada alat destilasi air energi surya jenis absorber kain :

1. TW(°C) : Temperatur air di absorber (temperatur absorber). 2. TC(°C) : Temperatur kaca.

3. T1(°C) : Temperatur keluar kain.

4. T2(°C) : Temperatur masuk kain / keluar dari APK (dingin). 5. T3(°C) : Temperatur keluar dari APK (panas).

6. T4(°C) : Temperatur masuk ke APK (dingin).

7. T5(°C) : Temperatur keluarspray/ Masuk ke APK (panas) 8. T6(°C) : Temperatur masukspray

9. Ta (°C) : Temperatur udara sekitar. 10. GT : Energi panas lampu (W/m2₎ 11. md : Kenaikan hasil air destilasi

(36)

3.4 Alat ukur yang digunakan

Adapun alat ukur yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Solar Meteradalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya

energi panas matahari dalam satuan W/m2.

2. Microcontroller Arduino digunakan untuk pengambilan data selama

penelitian dengan cara kerja menangkap sinyal dan mencatat dalam bentuk data.

3. Dallas Semiconductor Temperatur Sensor (TDS) digunakan untuk

mengukur temperatur absorber, temperatur kaca, temperatur air masuk dan temperatur air keluar.

4. Electrical Tape Sensor (E-tape) digunakan untuk membaca dan

mengetahui kenaikan hasil air distilasi.

5. Gelas ukur digunakan untuk menghitung hasil air destilasi yang dihasilkan

6. Stopwatch digunakan untuk menentukan laju aliran yang digunakan

pada setiap variasi per menitnya.

3.5 Langkah Penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah : a. Menyiapkan alat destilasi kain, air, sensor, serta lampu.

b. Menyiapkan tempat penampungan air hasil destilasi dan juga tempat penampuang air buangan dari APK yang tidak terpakai.

c. Menyiapkan sensor untuk mengukur temperatur pada alat destilasi.

(37)

d. Mengatur debit aliran Variasi 1 yaitu pada bak sebesar 0,6 liter/jam dan

padaspraysebesar 5 liter/jam

e. Lampu dihidupkan dan data mulai tercatat selama 2 jam. Pengambilan data akan secara otomatis setiap 10 detik dan tercatat menggunakan solar meter.

f. Mengulang langkah (d dan e ) dengan variasi 2 yaitu pada bak sebesar 0,6 liter/jam dan padaspraysebesar 8 liter/jam

g. Mengulang langkah (d dan e ) dengan variasi 3 yaitu pada bak sebesar 0,6 liter/jam dan padaspraysebesar 10 liter/jam

h. Mengulang langkah (d dan e ) dengan variasi 4 yaitu pada bak sebesar 1 liter/jam dan padaspraysebesar 10 liter/jam

i. Mengulang langkah (d dan e ) dengan variasi 5 yaitu pada bak sebesar 1,3 liter/jam dan padaspraysebesar 10 liter/jam

3.6 Langkah dan analis data

Analisi data dilakukan dengan 2 langkah, yaitu :

1. Menganalisis efek laju aliran pendingin pada unjuk kerja, dengan debit air pendingin sebanyak 5 liter/jam, 8 liter/jam, dan 10 liter/jam.

2. Menganalisis efek temperatur air masukan dengan memanfaatkan energi panas air spray menggunakan APK dengan debit air sebanyak 0,6 liter/jam, 1 liter/jam, dan 1,3 liter/jam.

(38)

Bab 4

Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil Penelitian

Pada saat melakukan penelitian didapatkan rata-rata energi lampu yang terukur sebesar 384 W/m2 . Data pengukuran alat distilasi air energi surya jenis absorber kain disajikan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.5.

Tabel 4. 1 Data Penelitian Pada Variasi 1

Menit

Temperatur

Absorber Kaca Kain APK Spray sekitar

keluar masuk keluar masuk keluar masuk

Tw (°C) Tc 100 72,5 65,1 38,3 37,7 37,2 34,9 47,9 28,5 30,1 110 72,8 65,5 37,5 38,0 37,3 35,0 48,2 28,7 30,2 120 73,2 66,0 36,3 38,1 37,5 35,1 48,6 28,8 28,9

(39)

Menit

Temperatur

Tw (°C) Tc 100 70,7 51,1 40,7 38,0 38,3 35,5 46,4 29,5 28,1 110 70,7 51,1 39,1 38,1 38,1 35,4 46,4 29,5 28,0 120 70,9 51,7 37,5 38,3 38,3 35,5 46,7 29,5 27,9

Menit

Temperatur

Tw (°C) 100 70,4 65,6 45,9 36,7 36,1 34,4 42,1 28,3 28,0 110 71,0 65,7 46,0 37,1 36,5 34,6 42,4 28,4 28,0

120 71,4 65,9 46,0 37,4 36,8 34,5 43,0 28,5 28,0

(40)

Tabel 4. 4 Hasil Penelitian Variasi 4

Menit

Temperatur

Tw (°C) 100 69,0 63,3 46,1 37,5 37,0 34,5 43,3 29,1 29,0

110 69,4 64,0 46,3 37,7 37,3 34,9 43,4 29,3 28,9 120 69,9 64,4 46,2 37,8 37,3 35,0 43,8 29,3 28,9

Tabel 4. 5 Hasil Penelitian Variasi 5

Menit

Temperatur

Tw (°C)

100 64,6 46,8 42,2 36,9 36,0 33,4 41,1 28,5 28,8 110 65,1 47,2 41,7 37,1 36,2 33,6 41,2 28,7 33,6 120 65,9 45,7 41,8 37,2 36,3 33,7 41,5 28,8 28,9

(41)

Hasil perhitungan qkonv, quap, qrad, qtotal, hkonv, m dan energi konveksi pada variasi 1 sampai 5 menggunakan Persamaan

(1), (2), (3), (4), (5) dan (6) dapat dilihat pada Tabel 4.6 sampai 4.10.

Tabel 4. 6 Hasil perhitungan variasi 1

Menit ke

T. Absorber

T.

Kaca Δ T qkonv quap qradiasi qtotal hkonv G md

η

90 71,5 64,8 5,3 10,1 198,4 41,7 250,2 1,7 309,7 0,080 64% 10,1

100 72,5 65,1 5,5 10,6 212,8 43,6 267,0 1,7 309,7 0,088 69% 10,6

110 72,8 65,5 5,7 11,3 230,4 45,1 286,7 1,8 309,7 0,105 74% 11,3

120 73,2 66,0 5,8 11,3 231,4 46,2 288,9 1,8 309,7 0,063 75% 11,3

(42)

Menit ke

T. Absorber

T.

rata-rata

70 68,8 48,6 17,6 9,4 132,6 125,2 267,1 0,5 309,7 0,095 43% 9,4

80 69,9 53,3 17,5 10,5 155,8 125,3 291,6 0,6 309,7 0,082 50% 10,5

90 70,8 53,6 17,4 12,2 187,6 126,0 325,8 0,7 309,7 0,114 61% 12,2

100 70,7 51,1 17,7 13,3 207,2 128,3 348,8 0,7 309,7 0,099 67% 13,3

110 70,7 51,1 17,8 13,9 218,7 130,2 362,8 0,7 309,7 0,086 71% 13,9

120 70,9 51,7 18,0 14,6 231,6 131,6 377,7 0,8 309,7 0,096 75% 14,6

Ϯϲ

(43)

Menit ke

T. Absorber

T.

Kaca Δ T qkonv quap qradiasi qtotal hkonv G md tiap 10 menit

70 68,6 63,9 3,0 10,1 187,8 22,8 220,8 3,0 309,7 0,102 61% 10,1

80 69,1 64,9 3,1 10,3 193,8 24,1 228,2 3,0 309,7 0,060 63% 10,3

90 69,9 65,3 3,3 10,9 209,2 25,6 245,7 3,0 309,7 0,086 68% 10,9

100 70,4 65,6 3,4 12,2 238,6 26,9 277,6 3,2 309,7 0,129 77% 12,2

110 71,0 65,7 3,6 12,3 243,7 28,4 284,4 3,1 309,7 0,076 79% 12,3

120 71,4 65,9 3,8 12,2 245,0 29,7 287,0 3,1 309,7 0,067 79% 12,2

rata-rata

Ϯϳ

(44)

Menit ke

T. Absorber

T.

Kaca Δ T qkonv quap qradiasi qtotal hkonv G md tiap 10 menit

60 66,2 56,9 7,6 10,7 153,2 55,3 219,2 1,3 309,7 0,071 49% 10,7

70 67,2 59,9 7,6 12,0 183,4 55,5 251,0 1,5 309,7 0,093 59% 12,0

80 68,0 61,9 7,4 12,4 196,1 54,5 263,0 1,7 309,7 0,073 63% 12,4

90 68,5 62,5 7,2 12,7 207,0 53,8 273,4 1,7 309,7 0,075 67% 12,7

100 69,0 63,3 7,1 13,9 237,0 52,9 303,9 2,0 309,7 0,130 77% 13,9

110 69,4 64,0 6,9 14,1 245,7 52,1 312,0 2,1 309,7 0,086 79% 14,1

120 69,9 64,4 6,8 13,9 245,6 51,5 311,0 2,1 309,7 0,063 79% 13,9

rata-rata

Ϯϴ

(45)

Menit ke

T. Absorber

T.

rata-rata

50 62,0 45,1 14,8 9,6 103,9 101,2 214,7 0,6 309,7 0,054 34% 9,6

60 63,0 46,0 15,2 11,8 135,3 104,7 251,8 0,7 309,7 0,075 44% 11,8

70 63,6 46,5 15,4 14,1 167,0 107,3 288,4 0,8 309,7 0,091 54% 14,1

80 63,6 46,7 15,6 14,6 175,4 109,2 299,1 0,9 309,7 0,060 57% 14,6

90 63,9 46,8 15,8 15,2 185,1 110,8 311,1 0,9 309,7 0,067 60% 15,2

100 64,6 46,8 16,0 16,7 207,0 112,6 336,3 1,0 309,7 0,103 67% 16,7

110 65,1 47,2 16,2 17,5 219,8 114,3 351,5 1,0 309,7 0,089 71% 17,5

120 65,9 45,7 16,5 17,4 219,8 117,0 354,1 1,0 309,7 0,056 71% 17,4

Ϯϵ

(46)

VARIASI T1 T2 T3 T4 ch cc Ch Cc AKTUAL AKTUAL Qmaks Ɛ

ᵒC ᵒC ᵒC ᵒC _kj/kg.o_c _kj/kg.o_c _kj/s.o_c _kj/s.o_c _W _W _W _%

1 44.57 35.29 34.08 35.55 4.17 4.17 0.0029 0.0003 4.26 3.22 -30.35 3%

2 42.85 35.73 34.25 35.54 4.17 4.17 0.0046 0.0003 6.00 2.48 39.84 14%

3 38.96 34.13 33.49 34.60 4.17 4.17 0.0058 0.0003 6.40 1.68 31.64 19%

4 40.25 35.23 33.67 35.71 4.17 4.17 0.0007 0.0006 -0.23 2.90 -2.42 28%

5 38.54 34.41 32.81 35.12 4.17 4.17 0.0058 0.0008 -13.37 3.11 23.89 5%

ϯϬ

(47)

4.3 Analisi data

Dari hasil perhitungan unjuk kerja alat destilasi absorber kain air energi matahari, dapat dianalisis menggunakan Gambar 4.1 sampai dengan Gambar 4.16.

Gambar 4.1 Efek laju aliran pendingin terhadap efisiensi

Gambar 4.2 Efek laju aliran pendingin terhadap hasil destilasi

0.350 0.350

Variasi 1 Variasi 2 Variasi 3

H

(48)

Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa variasi 1 menghasilkan air destilasi sebanyak 0,350 liter, kemudian pada variasi 2 menghasilkan air destilasi sebanyak 0,350 liter, dan variasi 3 menghasilkan air destilasi sebanyak 0,370 liter dimana pengambilan data masing-masing variasi dilakukan selama 2 jam. Maka dapat kita simpulkan bahwa dengan bertambahnya debit pendingin kaca maka hasil air destilasi dapat bertambah banyak karena proses pengembunan menjadi semakin cepat. Dilihat dari Gambar 4.2 terlihat bahwa hasil air destilasi variasi 1 dan variasi 2 sama tetapi proses yang berjalan sedikit berbeda karena debit spray variasi 2 lebih banyak maka butuh waktu lebih untuk memanaskan absorber, kemudian hasil air destilasi paling banyak pada variasi 3.

Gambar 4. 3 Efek laju aliran pendingin terhadap efisiensi

75% 75%

(49)

Gambar 4. 4 Efek laju aliran pendingin terhadap efisiensi

Gambar 4.3 dapat dilihat pada variasi 1 menghasilkan efisiensi sebesar 75%, kemudian variasi 2 sebesar 75%, dan variasi 3 menghasilkan efisiensi sebesar 79%. Dengan debit spraypada variasi 1 sebesar 5 liter, debit

spray pada variasi 2 sebesar 8 liter, dan debit spraypada variasi 3 sebesar 10

liter, dimana ketiga variasi ini menggunakan debit kain pada absorber sebesar 0,6 liter. Semakin tinggi debit spray yang diberikan maka penutup kaca akan semakin cepat dingin dan proses pengembunan semakin cepat. Dapat dilihat dari Gambar 4.4 dimana kenaikan efisiensi yang terbaik ada pada variasi ke 3, kenaikan efisiensi cenderung stabil dan semakin meningkat.

0%

Menit ke Menit ke Menit ke

(50)

Gambar 4. 5Efek laju aliran pendingin terhadap Δ T

Gambar 4. 6Efek laju aliran pendingin terhadap Δ T

Gambar 4.5 perbedaan temperatur (Δ T) pada variasi 1 adalah 5,80°C,

kemudian perbedaan temperatur (Δ T) pada variasi 2 adalah 17,95 °C, dan

perbedaan temperatur (Δ T) pada variasi 3 adalah 3,76°C. Perbedaan

temperatur (Δ T) pada variasi 3 dapat sangat rendah karena debit pendingin yang paling tinggi yang mengakibatkan perbedaan temperatur yang rendah

5.82

Δ T

(51)

karena temperatur absorber dan temperatur kaca sama sama panas hal ini disebabkan debit spray yang mengecil saat proses pengambilan data, namun untuk hasil air destilasi variasi 3 yang paling banyak yaitu 0,370 liter.

Gambar 4. 7 Efek laju aliran pendingin terhadap h

Gambar 4. 8 Efek laju aliran pendingin terhadap h

Gambar 4.7 menunjukan bahwa kenaikan koefisien konveksi terbaik adalah 3,05 w/m2.°C ditunjukkan pada variasi 3. Ini menunjukan bahwa laju

1.78

h

(52)

perpindahan panas antara absorber dengan kaca dapat berlangsung dengan baik, karena hambatan menurun. Sementara itu pada variasi 2 merupakan hasil paling kecil dikarenakan perpindahan panas antara absorber dengan kaca berlangsung tidak baik.

Gambar 4. 9 Efek laju aliran air absorber terhadap hasil destilasi

Gambar 4. 10 Efek laju aliran air absorber terhadap hasil destilasi

0.370 0.370

H

(53)

Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa variasi 3 menghasilkan air destilasi sebanyak 0,370 liter, kemudian pada variasi 4 menghasilkan air destilasi yang sama sebanyak 0,370 liter, dan variasi 5 menghasilkan air destilasi sebanyak 0,330 liter dimana pengambilan data masing-masing variasi dilakukan selama 2 jam. Dari Gambar 4.10 kenaikan variasi 3 berhimpit dengan variasi 4 dapat disimpulkan bahwa dengan bertambahnya debit kain yang masuk pada absorber maka hasil air destilasi semakin berkurang karena proses penguapan akan menjadi semakin lama dikarenakan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk menguapkan air yang lebih banyak di dalam absorber.

Gambar 4. 11 Efek laju aliran air absorber terhadap efisiensi

79% 79%

(54)

Gambar 4. 12 Efek laju aliran air absorber terhadap efisiensi

Gambar 4.11 dapat dilihat pada variasi 3 dan variasi 4 menghasilkan efisiensi terbesar yaitu 79%, kemudian variasi 5 menghasilkan efisiensi sebesar 71%. Dengan debit aliran air pada absorber yang dinaikkan maka efisiensi semakin mengecil, hal ini disebabkan karena air yang berada di absorber terlalu banyak sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk menguapkannya, dimana pada variasi 3 debit kain sebesar 0,6 liter, variasi 4 debit kain sebesar 1 liter, dan variasi 5 debit kain sebesar 1,3 liter, ketiga variasi ini menggunakan debit spray yang sama yaitu 10 liter. Dapat dilihat dari Gambar 4.12 dimana hasil efisiensi pada variasi 3 dan 4 sama namun yang terjadi peningkatan setiap 10 menit berbeda namun mulai sama pada menit 70 hingga menit 120.

0%

(55)

Gambar 4. 13Efek laju aliran air absorber terhadap Δ T

Gambar 4. 14Efek laju aliran air absorber terhadap Δ T

Gambar 4.13 perbedaan temperatur (Δ T) pada variasi 3 adalah 3,76°C,

kemudian perbedaan temperatur (Δ T) pada variasi 4 adalah 6,80 °C, dan

perbedaan temperatur (Δ T) pada variasi 5 adalah 16,50 °C. Perbedaan

temperatur (Δ T) pada variasi 5 dapat sangat tinggi karena debit air pada absorber yang paling tinggi dan debit spray 10 liter yang mengakibatkan

3.76

Δ T

(56)

perbedaan temperatur yang tinggi, namun untuk hasil air destilasi variasi 5 justru yang paling sedikit.

Gambar 4. 15 Efek laju aliran air absorber terhadap h

Gambar 4. 16 Efek laju aliran air absorber terhadap h

Gambar 4.15 menunjukan bahwa kenaikan koefisien konveksi terbaik adalah 3,05 w/m2.°C diperoleh pada variasi 3. Ini menunjukan bahwa laju

h

(57)

perpindahan panas antara absorber dengan kaca dapat berlangsung dengan baik, karena hambatan menurun. Sementara itu pada variasi 4 merupakan hasil paling kecil dikarenakan perpindahan panas antara absorber dengan kaca berlangsung tidak baik.

Gambar 4. 17Efek laju aliran pendingin terhadap Δ T x h

Gambar 4.17 menunjukan bahwa perkalian antara koefisien konveksi dengan perbedaan temperatur (energi konveksi) terbaik terdapat pada variasi 2 dimana hasil tersebut cenderung stabil dibandingkan dengan variasi 1 atau variasi 3 walaupun membutuhkan waktu yang lebih lama tetapi pada akhir menunjukkan hasil yang paling tinggi.

0

(58)

Gambar 4. 18Efek laju aliran air absorber terhadap Δ T x h

Gambar 4.18 menunjukan bahwa perkalian antara koefisien konveksi dengan perbedaan temperatur (energi konveksi) terbaik terdapat pada variasi 5 dimana hasil tersebut merupakan yang tertinggi dibandingkan dengan variasi 3 atau variasi 4 walaupun membutuhkan waktu yang lebih lama pada awal pengambilan data namun mulai menyusul pada menit 50 dan cenderung stabil hingga menit 120.

(59)

Gambar 4. 19 Efektivitas penggunaan APK

Gambar 4.19 Efektivitas APK paling tinggi pada variasi 4 dengan debit spray 10 liter/jam dan debit absorber 1 liter/jam, karena energi panas yang dibuang oleh APK baik maka proses pemanasan air sebelum masuk ke dalam absorber menjadi maksimal, karena perbedaan debit spray dan debit absorber yang tinggi sehingga membantu proses perpindahan panas dengan cepat, maka dengan demikian efektivitas APK pada variasi 4 menjadi tinggi dibandingkan dengan variasi yang lainnya.

3%

Variasi 1 Variasi 2 Variasi 3 Variasi 4 Variasi 5

(60)

Bab 5

Penutup

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap efek pendinginan kaca menggunakanspray, dapat disimpulkan bahwa:

1. Dari variasi 1 sampai dengan variai 5 yang telah dilakukan selama penelitian dapat disimpulkan bahwa semakin kecil debit air masukan ke absorber maka penguapan semakin maksimal karena tidak ada air yang tergenang dan debit pendinginan kaca yang tinggi maka proses pengembunan juga cepat sehingga hasil air menjadi banyak, hasil yang terbaik ada pada variasi 3 yaitu dengan debit air mengisi absorber kain 0,6 liter/jam dan pada debit aliran air pendinginan kaca 10 liter/jam dengan efisiensi alat sebesar 79% dan hasil air distilasi sebanyak 0,37 liter/jam.m2dengan efektivitas APK sebesar 19%.

2. Efektifitas APK berbeda dengan efisiensi alat sehingga hasil terbaik tidak selalu sama antara efektivitas APK dengan efisiensi alat distilasi, pada kasus ini hasil efektivitas APK tertinggi ada pada variasi 4 yaitu 28% dengan debit spray 10 liter/jam dan debit absorber 1 liter/jam dengan efisiensi alat sebesar 79% dan hasil air destilasi 0,37 liter/jam.m2, karena energi panas yang dibuang oleh APK baik maka proses pemanasan air sebelum masuk ke dalam absorber menjadi

(61)

maksimal, sehingga membantu proses penguapan dengan cepat. Sementara itu hasil efektivitas APK terendah ada pada variasi 1 dengan debit spray 5 liter/jam dan debit absorber 0,6 liter/jam hal ini dapat terjadi karena debit yang terlalu sedikit maka pembuangan energi panas kurang maksimal.

5.2 Saran

1. Diharapkan peneliti selanjutnya dapat menggunakan debit spray tepat sehingga hasil air distilasi yang didapat adalah hasil maksimum dari alat distilasi tersebut.

2. Diharapakan peneliti selanjutnya dapat menggunakan APK yang lebih baik agar air yang masuk ke dalam absorber memiliki temperatur yang tinggi agar mempercepat proses penguapan.

(62)

DAFTAR PUSTAKA

Agboola, P. O. and Al-Mutaz, I.S. 2016. “Effect of Cooling The Glass Cover of an Inclined Solar Water Distillation Under The Climatic Condition of Riyadh, Saudi Arabia”,Desalination and Water Treatment, 76, pp.1-18. Agung, S. 2018. Efek Pendinginan Kaca Pada Destilasi Air Jenis Absorber Kain,

Skripsi. Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Arismunandar, W. 1995. “Teknologi Rekayasa Surya”, Jakarta : Pradnya

Paramita.

Cengel, Y.A. 1998. Heat Trasnfer, A Practical Approach. Boston, Mc Graw Hill. Dwi, D. 2011. “Membandingkan Unjuk Kerja Alat Destilasi Air Energi Surya

Jenis Absorber Kain Menggunakan Kaca Tunggal Berpendingin Air Dengan Berpendingin Udara”. Skripsi. Sarjana Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Ge, M., Wang, Z., Liu L. & Zhao, J. 2018. “Performance Analysis of A Solar

Thermoelectric Generation (STEG) System WithSpray Cooling”, Energy Conversion and Management, 177, pp.661-670.

Pane, A.H., 2014. Model Contoh Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor, Heat Exchanger. medan, juni 2014.

Rai, A. K., Singh, N. and Sachan, V. 2013. “Experimental Study of A Single

Basin Solar Still With Water Cooling of The Glass Cover”, International

(63)

Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), vol.4, no.6, pp.01-07.

Roni, M. 2018. Efek Pendinginan Kaca Dan Penukar Kalor Terhadap Unjuk Kerja Alat Destilasi Air Energi Surya, Skripsi. Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

(64)

LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh

ϰϴ

(65)

Lampiran 2.Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh (Lanjutan)

Lampiran 3. Gambar Absorber Kain