EFEK KECEPATAN ANGIN DAN DEBIT AIR MASUK TERHADAP UNJUK KERJA ALAT DISTILASI AIR ENERGI SURYA

67 

Teks penuh

(1)

EFEK KECEPATAN ANGIN DAN DEBIT AIR MASUK

TERHADAP UNJUK KERJA ALAT DISTILASI AIR

ENERGI SURYA

SKRIPSI

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin

Disusun oleh :

JOSHUA ABHIMUKTI YOGARINO

NIM : 155214073

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

EFFECT OF WIND SPEED AND WATER FLOWRATE TO

THE PERFORMANCE OF SOLAR

WATER DESTILATION

FINAL PROJECT

As a Fulfillment to Obtain The Bachelor of

Engineering Degree

Written by :

JOSHUA ABHIMUKTI YOGARINO

NIM : 155214073

MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)
(4)
(5)
(6)
(7)

ABSTRAK

Tidak semua daerah di Indonesia memiliki sumber air yang layak konsumsi, seperti masyarakat yang tinggal di daerah pantai. Sumber air yang ada sering kali telah terkontaminasi dengan tanah, bahan kimia, terutama garam (air laut). Distilasi air energi surya adalah alat yang tepat untuk diterapkan pada kondisi tersebut. Alat distilasi energi surya jenis absorber kain memiliki kekurangan yaitu rendahnya unjuk kerja yang disebabkan karena kurang maksimalnya proses penguapan dan pengembunan. Proses penguapan dapat dimaksimalkan dengan penambahan alat penukar kalor (APK) yang diikuti pengaturan debit aliran air masuk, sedangkan proses pengembunan dapat dimaksimalkan dengan mendinginkan kaca penutup. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis efek dari kecepatan angin pendingin kaca dan efek pegaturan debit aliran air pada proses pemanasan awal terhadap unjuk kerja alat distilasi air energi surya jenis absorber kain. Penelitian ini dilakukan selama 2 jam di dalam Laboratorium Mekanika Fluida Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dengan metode eksperimental menggunakan model alat distilasi energi surya jenis absorber kain dengan menggunakan lampu infrared sebagai sumber energi panas pengganti matahari. Variabel yang divariasikan diantaranya sebagai berikut : (1) debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, (2) debit aliran air masuk 3 liter/jam dengan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, (3) debit aliran air masuk 3 liter/jam dengan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, (4) debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dengan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, (5) debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dengan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. Variasi 1 menghasilkan air distilasi sebesar 0,483 kg/m2.2jam (0,241 kg/m2.jam) dengan efisiensi 50 %. Variasi 2 menghasilkan air distilasi sebanyak 0,574 kg/m2.2jam (0,287 kg/m2.jam) dengan efisiensi 60 %. Variasi 3 menghasilkan air distilasi sebanyak 0,574 kg/m2.2jam (0,287 kg/m2.jam) dengan efisiensi 61 %. Variasi 4 menghasilkan air distilasi sebanyak 0,590 kg/m2.2jam (0,295 kg/m2.jam) dengan efisiensi 62 %. Variasi 5 menghasil air distilasi sebanyak 0,574 kg/m2.2jam (0,287 kg/m2.jam) dengan efisiensi 61 %.

Kata kunci : distilasi air, energi surya, absorber, alat penukar kalor, pendinginan

(8)

ABSTRACT

Not all regions in Indonesia have a water sources that are suitable for consumption, such as people living in coastal areas. Existing water sources are often contaminated with soil, chemicals, especially salt (sea water). Solar energy water distillation is the right device to be applied to these conditions. The fabric-type solar energy water distillation device has a low of performance due to the evaporation and condensation that is not optimal. The evaporation process can be maximized by adding a heat exchanger (HE) followed by adjusting the flow rate of the incoming water, while the condensation process can be maximized by cooling the glass cover. This study aims to analyze the effect of glass cooling and the effect of water flow adjustment on the preheating process to the performance of fabric-type solar energy water distillation device. This research is implemented with experimental methods and conducted for 2 hours in the Fluid Mechanics Laboratory of Sanata Dharma University, Yogyakarta using a model of fabric-type solar energy water distillation device that is equiped with infrared lights as a source of heat energy instead of the sun. The following variables that will be varied are: (1) 3 liters/hour inlet water flow rate without cooling wind, (2) 3 liters/hour inlet water flow rate with 2 m/s of glass cooling wind speed, (3) 3 liters/hour inlet water flow rate with 3.5 m/s of glass cooling wind speed, (4) 2.7 liters/hour inlet water flow rate with 3.5 m/s of glass cooling wind speed, (5) 3.3 liters/hour inlet water flow rate with 3.5 m/s of glass cooling wind speed. The first variation produces 0,483 kg/m2.2hour (0,241 kg/m2.hour) of distilled water with 50% efficiency. The second variation produces 0,574 kg/m2.2hour (0.287

kg/m2.hour) of distilled water with 60% efficiency. The third variation produces

0,574 kg/m2.2hour (0.287 kg/m2.hour) of distilled water with 61% efficiency. The

fourth variation produces 0,590 kg/m2.2hour( 0.295 kg/m2.hour) of distilled water

with 62% efficiency. The fifth variation produces 0,574 kg/m2.2hour (0.287

kg/m2.hour) of distilled water with 61% efficiency.

Keywords : water distillation, solar energy, absorber, heat exchanger, glass

(9)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

dengan baik dan tepat pada waktunya.

Tujuan dari penyusunan skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu

syarat wajib mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta untuk memperoleh ijazah dan gelar S1

Teknik Mesin.

Dalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat

membantu dan memberikan bimbingan, nasihat, dan doa. Yang 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, 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 Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ir. FA Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing skripsi.

4. Nugroho dan Pitayani Situmorang sebagai orang tua penulis yang selalu

memberikan semangat baik yang berupa materi dan doa bagi penulis.

5. Amelia Dwi Nugraheni, Olivia Avrilgreet Nugraheni, dan Elyanna Hasian

(10)
(11)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN JUDUL ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

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

ABSTRAK ... vii

1.2. Identifikasi Masalah ... 3

1.3. Rumusan Masalah... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 4

BAB IITINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Penelitian Terdahulu ... 5

2.2 Landasan Teori ... 7

2.3 Hipotesis ... 12

BAB III METODE PENELITIAN ... 13

3.1 Metodologi Penelitian... 13

(12)

3.5 Alat yang Mendukung Pengambilan Data ... 17

3.6 Langkah Penelitian ... 17

3.7 Langkah Analisis Data ... 18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 20

4.1 Hasil Penelitian ... 20

4.2 Pembahasan ... 28

4.2.1. Analisis Efek Kecepatan Angin terhadap Unjuk Kerja Variasi 1, 2, dan 3 ... 28

4.2.2. Analisis Efek Debit Aliran Air Masuk terhadap Unjuk Kerja Variasi 3, 4, dan 5 ... 35

BAB V PENUTUP ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

6.2 Saran ... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 44

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam tanpa angin pendingin (Variasi 1). ... 20

Tabel 4.2. Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam angin pendingin

2.5 m/s (Variasi 2). ... 21

Tabel 4.3. Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam angin pendingin

3.5 m/s (Variasi 3). ... 21

Tabel 4.4. Tabel hasil pengambilan data pada debit 2.7 liter/jam angin

pendingin 3.5 m/s (Variasi 4). ... 22

Tabel 4.5. Tabel hasil pengambilan data pada debit 3.3 liter/jam angin

pendingin 3.5 m/s (Variasi 5). ... 22

Tabel 4.6. Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam tanpa angin

pendingin (Variasi 1). ... 23

Tabel 4.7. Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam angin pendingin 2.5

m/s (Variasi 2). ... 23

Tabel 4.8. Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam angin pendingin 3.5

m/s (Variasi 3). ... 24

Tabel 4.9. Tabel hasil perhitungan pada debit 2.7 liter/jam angin pendingin 3.5

m/s (Variasi 4). ... 24

Tabel 4.10. Tabel hasil perhitungan pada debit 3.3 liter/jam angin pendingin 3.5 m/s (Variasi 5). ... 25

Tabel 4.11. Hasil perhitungan efektivitas APK data pada debit 3 liter/jam

tanpa angin pendingin (Variasi 1). ... 25

Tabel 4.12. Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 3 liter/jam angin

pendingin 2.5 m/s (Variasi 2). ... 26

Tabel 4.13. Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 3 liter/jam angin

pendingin 3.5 m/s (Variasi 3). ... 26

Tabel 4.14. Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 2.7 liter/jam angin pendingin 3.5 m/s (Variasi 4). ... 27

(14)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema alat distilasi sederhana jenis bak. ... 7

Gambar 2.2 Alat distilasi energi surya jenis absorber kain ... 8

Gambar 2.3 Skema alat penukar panas. ... 9

Gambar 3.1. Skema posisi lampu infra merah. ... 13

Gambar 3.2. Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan tambahan APK... 14

Gambar 3.3. Skema aliran air pada APK. ... 15

Gambar 4.1. Grafik perbandingan efisiensi dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca (variasi 1), variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 28

Gambar 4.2. Grafik perbandingan hasil air bersih pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 28

Gambar 4.3. Grafik perbandingan ∆T pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 30

(15)

Gambar 4.6. Grafik perbandingan quap pada variasi 1 dengan debit aliran air

masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 32

Gambar 4.7. Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 33

Gambar 4.8. Grafik perbandingan Efektivitas APK pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 34

Gambar 4.9. Grafik perbandingan efisiensi pada variasi 3 dengan debit aliran

air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 35

Gambar 4.10. Grafik perbandingan hasil air bersih pada variasi 3 dengan

debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s... 35

Gambar 4.11. Grafik perbandingan ∆T pada variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 37

(16)

Gambar 4.13. Grafik perbandingan ΔT . hkonveksi pada variasi 3 dengan debit

aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s... 39

Gambar 4.14. Grafik perbandingan quap pada variasi 3 dengan debit aliran air

masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. ... 40

Gambar 4.15. Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber pada variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s. .... 41

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar alat distilasi air energi surya jenis absorber

kain ... 47

Lampiran 2 Alat Ukur yang Digunakan ... 47

Lampiran 3 Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh ... 48

Lampiran 4 Tabel Sifat Air ... 49

(18)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan manusia yang penting, terutama untuk minum.

Tidak semua daerah di Indonesia memiliki sumber air yang layak konsumsi,

seperti masyarakat yang tinggal di daerah pantai. Sumber air yang ada sering kali

telah terkontaminasi dengan tanah, bahan kimia, terutama garam (air laut). Air

dalam kondisi tersebut tentu tidak dapat digunakan secara langsung, untuk itu air

tersebut harus dimurnikan terlebih dahulu. Salah satu cara yang dapat digunakan

untuk memperoleh air yang bebas dari kontaminasi adalah dengan cara distilasi.

Dalam distilasi air hanya ada dua proses yang di lakukan yaitu penguapan dan

pengembunan. Proses penguapan adalah proses perubahan fase air menjadi uap

yang berarti zat pengotor akan tertinggal, dan proses pengembunan adalah proses

dimana uap air terkondensasi menjadi air layak konsumsi.

Proses penguapan membutuhkan energi panas untuk mengubah molekul

air menjadi uap air dan sumber energi panas yang mudah untuk diperoleh adalah

energi surya. Alat distilasi energi surya memiliki 2 komponen utama yakni

absorber dan kaca penutup. Bagian absorber berfungsi sebagai penyerap panas

matahari sehingga menjadi media bagi air kotor untuk dapat menguap. Kaca

penutup berfungsi untuk melapisi alat distilasi agar uap air dapat mengembun, dan

(19)

Unjuk kerja alat distilasi energi surya ditentukan oleh efisiensi dan jumlah

massa air bersih yang dapat dihasilkan. Beberapa faktor yang akan mempengaruhi

unjuk kerja alat distilasi diantaranya adalah daya serap panas absorber, luas

permukaan absorber, jumlah massa/volume air yang terdapat pada alat distilasi,

temperatur air yang masuk kedalam alat distilasi, lama waktu pemanasan, dan

kemampuan kaca penutup untuk mengembunkan uap. Jumlah massa/volume air

dalam alat distilasi tidak boleh terlalu besar karena akan menghambat proses

penguapan. Alat distilasi energi surya yang umum digunakan adalah yang berjenis

absorber kain. Lapisan kain memungkinkan air yang mengalir akan meresap di

absorber secara merata, sehingga penguapan akan mudah terjadi. Absorber dapat

menggunakan bahan dengan daya serap panas yang tinggi dan juga dapat di cat

dengan warna hitam agar penangkapan panas lebih maksimal. Penambahan alat

penukar kalor (APK) juga dapat mempercepat proses penguapan dengan

memanaskan terlebih dahulu air yang akan masuk ke absorber.

Dengan langkah yang telah ditempuh seperti diatas ternyata masih

ditemukan suatu permasalahan, yaitu kurang maksimalnya proses pengembunan.

Kaca penutup yang panas menghambat uap air untuk berkondensasi sehingga air

hasil distilasi sedikit dan berdampak pada unjuk kerja alat distilasi yang rendah.

Hal ini dapat diatasi dengan mengupayakan pendinginan kaca penutup. Langkah

ini masih belum banyak diteliti, sehingga masih perlu ditinjau lebih dalam untuk

(20)

1.2. Identifikasi Masalah

Pada alat distilasi energi surya terdapat dua proses yang utama yaitu

penguapan dan pengembunan. Proses penguapan dimaksimalkan dengan

penambahan APK yang diikuti dengan pengaturan laju aliran air yang akan masuk

ke absorber, dan proses pengembunan dibantu dengan mengatur kecepatan angin pendingin kaca penutup. Penelitian ini difokuskan untuk mencari kecepatan angin

pendingin dan laju aliran air masuk yang menghasilkan unjuk kerja paling baik.

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan dari pemaparan identifikasi masalah dapat dirumuskan

rumusan masalah sebagai yaitu :

1. Bagaimana efek laju aliran air terhadap unjuk kerja alat distilasi energi

surya jenis kain?

2. Bagaimana efek kecepatan angin terhadap unjuk kerja alat distilasi energi

surya jenis kain?

1.4. Batasan Masalah

Batasan-batasan masalah yang diterapkan dalam penelitian ini adalah:

1. Luasan destilator sebesar 0,89 m2.

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

3. Pengujian dilakukan selama 2 jam untuk setiap variasi.

4. Temperatur absorber dianggap sebagai temperatur air yang masuk.

5. Temperatur pada kaca dianggap merata.

6. Temperatur pada absorber dianggap merata.

(21)

8. Energi panas dari lampu pada setiap pengujian sama.

9. Proses penguapan dan pengembunan dianalisis menggunakan

persamaan Darcy Weisbach.

1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian adalah :

1. Menganalisis efek laju aliran air masuk terhadap unjuk kerja alat

distilasi energi surya jenis kain .

2. Menganalisis efek kecepatan angin terhadap unjuk kerja alat distilasi

energi surya jenis kain .

Manfaat yang diperoleh adalah:

1. Dapat dikembangkan untuk membuat prototype dan produk

teknologi alat distilasi air energi surya, sehingga membantu

memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat khususnya di

daerah yang kesulitan air bersih.

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu

Distilasi merupakan proses untuk memisahkan air dengan kandungan

berbahaya yang ada di dalamnya. Distilasi energi surya dapat menjadi salah satu

cara untuk mendapatkan air bersih yang akan sangat berguna di masa depan.

Penggunaan sirip dapat menambah luas area disitilasi sehingga temperatur dan air

hasil distilasi meningkat. Material absorber menjadi salah satu hal yang harus diperhatikan untuk meningkatkan temperatur dan hasil air distilasi (Mohan, dkk.,

2017).

Untuk mengetahui kemampuan alat desalinasi tipe solar still dalam

menyerap energi kalor matahari dan penggunaannya dalam proses kondensasi

dibuat alat distiller dengan plat penyerap panas dan kain di dalamnya serta akrilik

sebagai pentransmisi. Sistem kerja berawal dari air diteteskan melalui pipa dan

jatuh pada kain yang akan menyerap air. Radiasi akan memanaskan plat penyerap

panas melalui akrilik kemudian panas pelat memanaskan air pada kain hingga

menjadi uap dan menempel pada permukaan dalam akrilik hingga terkondensasi

menjadi air suling. Pengukuran volume alat sebesar 6 liter dengan luasan plat

penyerap panas 900 x 550 mm. Alat ini memiliki efisiensi teoritis maksimum

25,10% dan efisiensi aktual maksimum 14.33% (Dewantara, dkk., 2018)

Untuk membandingkan performansi alat distilasi air laut yang menggunakan

bahan dasar kaca dan bahan dasar papan mika maka dibuat alat distilasi dengan

(23)

yang dapat menampung air sebanyak 20 liter. Alat distilasi surya dengan

bahan dasar kaca memiliki hasil lebih banyak dengan rata-rata sebesar 324 mL per

hari (Adhie, dkk., 2017).

Kaca penutup merupakan komponen penting dalam kolektor yang dapat

mempengaruhi unjuk kerja kolektor. Secara umum diperoleh hasil bahwa dengan

menggunakan dua buah kaca penutup diperoleh hasil efisiensi yang lebih baik

dibandingkan dengan satu kaca penutup. Perbedaan suhu antara digunakan satu

kaca penutup dan dua kaca penutup dapat mencapai 17 oC (Tirtoatmodjo dan Handoyo, 1999).

Penelitian menggunakan pendingin udara dengan tipe kolektor plat datar,

dilakukan dengan cara simulasi. Efisiensi terbaik diperoleh dengan kecepatan

udara 11,76 m/s sebesar 61% (Catur, 2014).

Penelitian tanpa pendingin kaca jenis absorber bak, memperoleh hasil air distilasi sebesar 1,5 liter/6jam dilakukan di India (Prof. Alpesh, 2011). Penelitian

(24)

2.2 Landasan Teori

Sederhananya, alat distilasi energi surya memiliki dua bagian utama yaitu

absorber dan kaca penutup. Bagian pendukung lainnya adalah saluran air masuk,

air limbah, dan saluran air hasil distilasi. Air yang terkontaminasi yang masuk lalu

menggenang di atas absorber dan energi panas matahari kemudian memanaskan

air sehingga terjadi penguapan. Uap air kemudian akan terkondensasi ketika

mengenai permukaan kaca penutup dan perlahan mengalir ke saluran keluar

distilasi.

Gambar 2.1 Skema alat distilasi sederhana jenis bak.

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi terjadinya proses penguapan air

diantaranya adalah luasan permukaan, lama waktu pemanasan, dan temperatur air.

Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengembunan antara lain

adalah temperatur, tekanan, dan kelembaban dari udara di sekitar.

Distilasi energi surya dengan jenis absorber bak seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 1 merupakan jenis alat distilasi yang paling umum digunakan. Alat

ini memiliki desain yang sederhana dan tidak memerlukan adanya pengatur aliran

(25)

absorber. Panas dari sinar matahari pun tidak ada yang terbuang karena akan

terakumulasi pada air yang ada didalamnya. Namun kelemahan dari alat distilasi

jenis ini adalah unjuk kerjanya yang rendah karena penguapan yang tidak efektif.

Penguapan kurang efektif disebabkan karena jumlah massa air yang besar tiap

satuan luas absorber. Selain itu, posisi kaca penutup dan absorber yang tidak

sejajar menimbulkan adanya efek bayangan sehingga energi panas yang masuk

kedalam alat menjadi berkurang.

Gambar 2.2 Alat distilasi energi surya jenis absorber kain

Distilasi energi surya dengan jenis absorber kain memiliki keunggulan

dibanding jenis absorber bak, yaitu proses penguapan yang lebih baik. Air kotor

yang masuk akan meresap ke kain dan merata di setiap bagian absorber sehingga

jumlah massa air tiap satuan luasnya dapat lebih kecil dan penguapan akan mudah

terjadi. Energi panas yang diterima jenis absorber kain juga lebih besar karena

posisi absorber dan kaca penutup yang sejajar.

Alat ini memiliki kekurangan yaitu adanya kerugian energi panas karena

(26)

energi panas yang cukup besar. Diperlukan adanya pengatur laju aliran air masuk

absorber agar jumlah air yang masuk dapat optimal dan meminimalisir kerugian energi panas sehingga laju penguapan lebih cepat. Air panas yang tersisa dapat

dimanfaatkan untuk memanaskan air terkontaminasi yang akan masuk ke

absorber. Perbedaan temperatur antara air keluar yang panas dan air masuk yang

dingin memungkinkan adanya perpindahan kalor, maka dapat dilakukan

penambahan penukar panas antara saluran air yang keluar dari absorber dengan

saluran air yang akan masuk ke absorber (Gambar 2.3).

Gambar 2.3 Skema alat penukar panas.

Unjuk kerja dari alat jenis ini dapat ditingkatkan lagi dengan cara

mendinginkan kaca penutup. Secara alami angin dapat membantu proses

pendinginan kaca penutup karena angin dapat berhembus dan mengambil panas

dari kaca. Kaca penutup dengan temperatur yang rendah dapat memaksimalkan

proses pengembunan karena uap air akan dengan mudah mengembun pada

(27)

Efisiensi alat distilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan

antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah

energi surya yang datang selama waktu tertentu (Arismunandar, 1995) dan dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan :

∫ (1)

dengan

η

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

lama waktu pemanasan (detik), G adalah energi surya yang datang (Watt/m2), hfg adalah panas laten penguapan air (kJ/kg), dan m adalah massa air hasil distilasi

(kg). Massa air hasil distilasi dapat diperkirakan dengan persamaan matematis

berikut (Arismunandar, 1995) :

( ) (2)

dengan quap adalah energi panas dari proses penguapan yang dipindahkan ke kaca

(W/m2). Pw adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), Pc adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca (N/m2). Tw adalah temperatur air (0C). Tc adalah temperatur kaca (0C). Sedangkan energi panas dari air di absorber

yang dipindahkan ke kaca secara konveksi dapat dihitung dengan persamaan :

* + ⁄

(3)

dengan qkonv adalah energi panas yang dipindahkan ke tutup secara konveksi

(W/m2). Koefisien konveksi dapat dicari dengan persamaan :

(28)

dengan hkonv adalah koefisien konveksi (W/m2.oC). Perpindahan energi panas dari

air di absorber ke kaca secara radiasi dapat dicari dengan persamaan :

(5)

Efektivitas dari APK yaitu perbandingan perpindahan panas aktual dengan

panas maksimum yang dapat dipindahkan. Secara matematis dituliskan sebagai

berikut (pane, 2014):

dan dingin yang mengalir didalam penukar panas (liter/detik). Ch adalah kapasitas

panas air panas (J/ oC). Cc adalah kapasitas panas air dingin (J/ oC). cc adalah kalor

jenis air dingin (J/kg. oC). ch adalah kalor jenis air panas (J/kg. oC). Th.in adalah

temperatur air panas masuk APK (oC). Th.out adalah temperatur air panas keluar

APK (oC). Tc.in adalah temperatur air dingin masuk APK (oC). Tc.out adalah

(29)

Pengaturan laju aliran air masuk dapat memaksimalkan proses penyerapan

kalor oleh air yang mengalir pada APK maupun pada absorber, sementara angin dapat membantu pendinginan kaca. Dual hal tersebut dapat mempengaruhi nilai

ΔT, semakin besar nilai ΔT maka akan semakin mudah perpindahan kalornya.

Nilai qkonveksi yang membesar akan mempengaruhi nilai quap, semakin besar nilai

quap maka akan semakin banyak air bersih yang dihasilkan dan berujung pada

kenaikan unjuk kerja alat distilasi energi surya.

2.3 Hipotesis

Bertambahnya kecepatan angin dan pengaturan laju aliran air masuk

absorber dapat menghasilkan air distilasi yang lebih banyak. Angin dapat menurunkan temperatur kaca sehigga pengembunan lebih cepat. Pengaturan laju

aliran air masuk absorber dilakukan agar jumlah air yang masuk dapat optimal dan laju penguapan lebih cepat. Pada kondisi penguapan dan pengembunan yang

(30)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metodologi Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang didahului dengan

studi literatur dari jurnal tentang penelitian yang pernah dilakukan pada alat

distilasi air energi surya jenis absorber kain. Sumber energi panas yang digunakan

pada saat penelitian adalah 6 buah lampu infrared Philips berdaya 375 Watt

dengan temperatur benda hitam 2450 ᵒK yang setara energi surya sebesar 384

W/m2. Selain itu digunakan juga 3 buah kipas angin dengan pengatur kecepatannya sebagai upaya untuk mendinginkan kaca penutup. Pengambilan data

dilakukan selama dua jam untuk tiap variasinya, kemudian dilanjutkan dengan

pengolahan data .

(31)

3.2 Skema dan Spesifikasi Alat

Gambar 3.2 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan

tambahan APK.

Berdasarkan Gambar 5, berikut adalah keterangan dari skema alat distilasi

energi surya yang digunakan :

1. Tangki penampungan air yang akan di distilasi

2. Alat distilasi air energi surya jenis absorber kain

3. Alat penukar kalor

4. Kerangka pendukung alat distilasi energi surya

Spesifikasi dari alat distilasi energi surya jenis absorber kain adalah

sebagai berikut :

(32)

4 Jarak antara kaca dan absorber 5 cm.

5 Destilator terbuat dari mal triplek dengan tebal 12 mm.

6 Pada bagian sisi dalam dan sisi luar destilator dilapisi karet dengan

tebal 5 mm.

7 Talang penampung air distilasi dan sekat kaca menggunakan plat

alumunium berbentuk L dengan ukuran 1 cm x 1 cm x 117 cm.

8 Jarak antar kipas pendingin dan alat distilasi yaitu 15 cm.

Gambar 3.3 Skema aliran air pada APK.

Alat penukar kalor yang digunakan memiliki diameter pipa untuk saluran air

panas sebesar 13 mm dengan panjang lintasan 4,75 meter. Diameter pipa untuk

saluran air dingin sebesar 8,2 mm dengan panjang lintasan 4,75 meter. Aliran air

dibuat berlawanan satu sama lain.

3.3 Variabel yang Divariasikan

Pada penelitian ini terdapat beberapa parameter yang akan divariasikan

diantaranya sebegai berikut:

1. Variasi 1 adalah variasi dengan debit aliran air masuk absorber sebesar

(33)

2. Variasi 2 adalah variasi dengan debit aliran air masuk absorber sebesar

3 liter/jam dan kecepatan angin pendingin kaca 2 m/s.

3. Variasi 3 adalah variasi dengan debit aliran air masuk absorber sebesar

3 liter/jam dan kecepatan angin pendingin kaca 3.5 m/s.

4. Variasi 4 adalah variasi dengan debit aliran air masuk absorber sebesar

2.7 liter/jam dan kecepatan angin pendingin kaca 3.5 m/s.

5. Variasi 5 adalah variasi dengan debit aliran air masuk absorber sebesar 3.3 liter/jam dan kecepatan angin pendingin kaca 3.5 m/s.

3.4 Parameter yang Diukur

Parameter yang diukur saat melakukan penelitian pada alat distilasi

air energi surya jenis absorber kain adalah sebagai berikut :

1. Temperatur air di absorber (temperatur absorber) (TW).

2. Temperatur kaca (TC).

3. Temperatur air dari sumber (T1).

4. Temperatur air masuk absorber (T2).

5. Temperatur air limbah (T3).

6. Temperatur sekitar (Ta).

7. Temperatur air panas yang masuk ke APK (Th.in).

8. Temperatur air panas yang keluar dari APK (Th.out).

9. Temperatur air dingin yang masuk ke APK (Tc.in).

10. Temperatur air dingin yang keluar dari APK (Tc.out).

(34)

3.5 Alat yang Mendukung Pengambilan Data

Beberapa alat yang digunakan untuk mendukung penelitian ini, antara lain.

1. Dallas Semiconductor Temperature Sensor (TDS) yang digunakan untuk mengukur temperatur pada alat distilasi.

2. Microcontroller Arduino-1.5.2 merupakan aplikasi software yang digunakan untuk pembacaan hasil dalam pengambilan data alat distilasi

energi surya.

3. Sensor Level (Etape) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur

ketinggian air didalam penampungan air hasil terdistilasi.

4. Solarmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur intensitas energi matarari yang datang. Tetapi pada penelitian ini digunakan untuk

mengukur intensitas energi lampu.

5. Gelas Ukur digunakan untuk mengukur volume air saat mengatur debit

air yang akan masuk ke alat distilasi dan mengukur volume air hasil

distilasi.

6. Stopwacth digunakan untuk menghitung waktu saat mengukur debit air yang akan masuk ke alat distilasi.

3.6 Langkah Penelitian

Secara berurutan langkah-langkah yang dilakukan pada saat melakukan

penelitian yaitu sebagai berikut:

1. Penelitian diawali dengan menyiapkan alat destiasi air energi surya

jenis absorber kain (Gambar 5).

(35)

3. Mengatur kecepatan angin pendingin sebesar 0 m/s. 4. Menyalakan lampu inframerah.

5. Pengambilan data dilakukan setiap 10 detik selama 2 jam.

6. Data yang diukur adalah temperatur kaca (TC), temperatur absorber

(TW), temperatur air dari sumber (T1), temperatur air masuk absorber

(T2), temperatur air limbah (T3), temperatur air panas yang masuk ke

APK (Th.in), temperatur air panas yang keluar dari APK (Th.out),

temperatur air dingin yang masuk ke APK (Tc.in), temperatur air dingin

yang keluar dari APK (Tc.out), temperatur sekitar (Ta), jumlah air distilasi

yang dihasilkan (mD) dan energi panas dari lampu (GT).

7. Sebelum melakukan penelitian untuk variasi yang berikutnya alat

destiasi didiamkan selama 5 jam agar alat distilasi kambali dingin

(temperatur awal sebelum penelitian).

8. Mengulang langkah 2 sampai 6 dengan mengubah kecepatan angin

pendingin kaca 2 m/s dan 3.5 m/s.

9. Mengulang langkah 2 sampai 6 dengan menetapkan kecepatan angin

pendingin sebesar 3.5 m/s dan mengubah debit aliran masuk ke

absorber sebesar 2.7 liter/jam dan 3.3 liter/jam.

3.7 Langkah Analisis Data

Langkah analisis efek pendinginan kaca terhadap unjuk kerja distilasi kain

dilakukan dengan:

(36)

Analisis efek pengaturan debit air masukan distilasi terhadap unjuk kerja

distilasi kain dilakukan dengan:

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

(37)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Pada saat melakukan penelitian didapatkan rata-rata energi lampu yang

terukur sebesar 309.69 W/m2. Data dicatat setiap 10 detik untuk semua parameter dan dirata-rata tiap 10 menit. Rata-rata data tiap 10 menit pada semua variasi dapat

(38)

Tabel 4.2 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam angin pendingin 2.5

Tabel 4.3 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam angin pendingin 3.5

(39)

Tabel 4.4 Tabel hasil pengambilan data pada debit 2.7 liter/jam angin pendingin

Tabel 4.5 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3.3 liter/jam angin pendingin

(40)

Menggunakan Persamaan (1), (2), (3), (4), (5) dan (6), dari data penelitian

didapatkan hasil perhitungan quap, qkonv, qradiasi, qtotal, hkonv, hasil distilasi setiap 10

menit (md) dan efisiensi (ƞ) dan disajikan pada tabel :

Tabel 4.6 Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam tanpa angin pendingin

(Variasi 1).

Tabel 4.7 Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam angin pendingin 2.5 m/s

(41)

Tabel 4.8 Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam angin pendingin 3.5 m/s

Tabel 4.9 Tabel hasil perhitungan pada debit 2.7 liter/jam angin pendingin 3.5

(42)

Tabel 4.10 Tabel hasil perhitungan pada debit 3.3 liter/jam angin pendingin 3.5

didapatkan hasil perhitungan terhadap efektivitas APK pada tabel :

(43)
(44)
(45)

4.2 Pembahasan

4.2.1. Analisis Efek Kecepatan Angin terhadap Unjuk Kerja (variasi 1, 2,

dan 3).

Gambar 4.1 Grafik perbandingan efisiensi dengan debit aliran air masuk 3

liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca (variasi 1), variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Gambar 4.2 Grafik perbandingan hasil air bersih pada variasi 1 dengan debit

(46)

Pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pada variasi 1

dengan tanpa angin pendingin menghasilkan efisiensi sebesar 50% dan air bersih

sebanyak 0.483 kg/m2.2jam (0.241 kg/m2.jam), variasi 2 dengan angin pendingin 2.5 m/s menghasilkan efisiensi sebesar 60% dan air bersih sebanyak 0.574

kg/m2.2jam (0.287 kg/m2.jam), dan variasi 3 dengan angin pendingin 3.5 m/s menghasilkan efisiensi sebesar 61% dan air bersih sebanyak 0.574 kg/m2.2jam (0.287 kg/m2.jam).

Variasi 1 memiliki unjuk kerja yang paling rendah, karena selisih

temperatur antara absorber dan kaca yang rendah. Kaca sebagai media

pengembunan suhunya terlampau tinggi sehingga uap air sulit untuk

mengembun. Namun terjadi kenaikan unjuk kerja yang signifikan dari variasi 1

jika dibandingkan dengan variasi 2 dan variasi 3, hal ini menunjukkan bahwa

angin pendingin kaca membawa dampak positif terhadap unjuk kerja alat

distilasi. Angin dapat mendinginkan permukaan kaca dan membantu proses

pengembunan, sehingga uap air dapat dengan mudah mengembun. Semakin

besar kecepatan angin maka semakin rendah temperatur kaca dan berdampak

(47)

Gambar 4.3 Grafik perbandingan ∆T pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa adanya kenaikan nilai ∆T yang

signifikan dari variasi 1 ke variasi 2 disusul dengan yang paling tinggi yaitu

variasi 3.∆T pada variasi 1 terlihat stagnan pada nilai rata-rata 5.07 0C karena temperatur kaca yang ikut memanas seiring naiknya temperatur absorber. Lalu terjadi kenaikan signifikan akibat adanya angin pendingin kaca yang

menyebabkan temperatur kaca menurun, semakin tinggi kecepatan angin maka

semakin menurun temperatur kacanya. Pada variasi 2 nilai ∆T memiliki rata-rata

(48)

Gambar 4.4 Grafik perbandingan hkonveksi pada variasi 1 dengan debit aliran air

masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Gambar 4.4 menunjukkan bahwa variasi 1 memiliki hkonveksi paling tinggi

yaitu 0.57 W/m2.0C. Pada variasi 2 nilai hkonveksi menjadi sebesar 0.40 W/m2.0C

dan terus menurun pada variasi 3 menjadi 0,39. W/m2.0C Besarnya nilai hkonveksi

menunjukkan seberapa banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan

temperatur sebuah bidang seluas 1m2 sebesar 10C secara konveksi. Besarnya nilai hkonveksi dipengaruhi oleh geometri alat destilasi, faktor geografis, dan masih

(49)

Gambar 4.5 Grafik perbandingan ΔT . hkonveksi pada variasi 1 dengan debit aliran

(50)

Gambar 4.5 menunjukkan bahwa adanya kenaikan jumlah kalor yang

dipindahkan secara konveksi akibat proses pendinginan kaca. Semakin besar

kecepatan angin maka semakin banyak kalor yang berpindah secara konveksi,

besarnya ∆T menyebabkan adanya perbedaan temperatur antara absorber dan kaca, sehingga panas akan dengan mudah berpindah dan uap air semakin mudah

untuk mengembun dan berimbas pada kenaikan unjuk kerja alat.

Pada gambar 4.6 menunjukkan bahwa nilai quap pada variasi 1 adalah

72.81 W/m2, kemudian nilai paling tinggi terdapat pada variasi 2 yaitu 109.74 W/m2, pada variasi 3 terjadi penurunan menjadi 98.72 W/m2. Besarnya nilai menunjukkan seberapa banyak kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan air.

Gambar 4.7 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber pada

(51)

Gambar 4.8 Grafik perbandingan Efektivitas APK pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 2 m/s, variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Pada gambar 4.7 menunjukkan bahwa efektivitas APK menurun seiring

bertambahnya kecepatan angin. Pada variasi 1 efektivitas APK 90%, pada variasi

2 menurun menjadi 83%, dan kembali menurun pada variasi 3 menjadi 75%. Hal

ini dapat terjadi karena angin yang berhembus tidak hanya mengambil panas dari

kaca,tetapi juga mengambil panas dari absorber, terlihat pada Gambar 4.7 bahwa

temperatur absorber menurun seiring dengan bertambahnya kecepatan angin.

Absorber dengan temperatur yang rendah menyebabkan air limbah yang keluar

dari absorber dan akan masuk ke APK menjadi rendah, sehingga tidak banyak kalor yang berguna untuk memanaskan air dari sumber.

(52)

4.2.2. Analisis Efek Debit Aliran Air Masuk terhadap Unjuk Kerja (variasi 3, 4, dan 5)

Gambar 4.9 Grafik perbandingan efisiensi pada variasi 3 dengan debit aliran air

masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil air bersih pada variasi 3 dengan debit

(53)

Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 menunjukkan bahwa terjadi kenaikan unjuk

kerja dari variasi 3 sebesar 61% dengan hasil air 0.574 kg/m2.2jam (0.287 kg/m2.jam), menjadi sebesar 62% dengan hasil air 0.590 kg/m2.2jam (0.295 kg/m2.jam) pada variasi 4 dan pada variasi 5 kembali turun ke angka 61% dengan hasil air 0.574 kg/m2.2jam (0.29 kg/m2.jam).

Hal ini menunjukkan bahwa pengaturan debit aliran air yang masuk ke

absorber berdampak pada unjuk kerja alat distilasi. Semakin besar debit aliran

air maka semakin besar juga kecepatan air yang mengalir pada alat distilasi, hal

ini mmenyebabkan kuragnya energi panas yang dapat terserap kedalam air. Air

yang hanya menerima sedikit energi panas akan menyebabkan kerugian panas,

karena air tidak sempat menguap dan panas akan terbuang. Dalam hal ini debit

yang menghasilkan unjuk kerja palig baik adalah variasi 3 dengan debit aliran

air sebesar 2.7 liter/jam, karena air mengalir dengan kecepatan rendah sehingga

banyak energi panas yang diserap dari APK dan absorber sehingga air mudah

(54)

Gambar 4.11 Grafik perbandingan ∆T pada variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Pada Gambar 4.9 menunjukkan adanya kenaikan nilai ∆T dari variasi 3

dengan rata-rata sebesar 22.43 0C menjadi 22.73 0C pada variasi 4, dan menurun menjadi rata-rata sebesar 22.02 0C pada variasi 5. Hal ini dapat terjadi karena adanya kerugian panas akibat aliran air yang besar. Air yang masuk memiliki

temperatur yang rendah mengalir dengan kecepatan yang tinggi menyebabkan

panas dari APK dan absorber tidak dapat diserap secara maksimal. Laju aliran air

dingin yang tinggi menyebabkan turunnya temperatur dari absorber dan APK.

(55)

Gambar 4.12 Grafik perbandingan hkonveksi pada variasi 3 dengan debit aliran air

masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Gambar 4.12 menunjukkan bahwa variasi 3 memiliki hkonveksi sebesar 0.39

W/m2.0C. Pada variasi 2 nilai hkonveksi naik menjadi sebesar 0.49 W/m2.0C dan

menurun pada variasi 3 menjadi 0,42. W/m2.0C. Besarnya nilai hkonveksi

menunjukkan seberapa banyak kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan

temperatur sebuah bidang seluas 1m2 sebesar 10C secara konveksi. Besarnya nilai hkonveksi dipengaruhi oleh geometri alat destilasi, faktor geografis, dan masih

(56)

Gambar 4.13 Grafik perbandingan ΔT . hkonveksi pada variasi 3 dengan debit aliran

air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Pada Gambar 4.13 terlihat bahwa variasi 3 memiliki ΔT . hkonveksi sebesar

9.44 W/m2. Pada variasi 4 nilai ΔT . hkonveksi naik menjadi sebesar 11.41 W/m2 dan

menurun pada variasi 5 menjadi 10.02. W/m2. Nilai ΔT . hkonveksi paling tinggi

terdapat pada variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam, ini berarti

variasi 4 merupakan yang paling optimal. Debit yang rendah memungkinkan

perpindahan kalor yang lebih optimal karena air akan mengalir lebih lama dalam

(57)

Gambar 4.14 Grafik perbandingan quap pada variasi 3 dengan debit aliran air

W/m2. Pada variasi 4 nilai quap naik menjadi sebesar 192.36 W/m2 dan menurun

pada variasi 5 menjadi 187.64 W/m2. Nilai quap paling tinggi terdapat pada

variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam, ini berarti variasi 4

merupakan yang paling optimal. Debit yang rendah memungkinkan perpindahan

(58)

Gambar 4.15 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber pada variasi 3 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 4 dengan debit aliran air masuk 2.7 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s, variasi 5 dengan debit aliran air masuk 3.3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepatan 3.5 m/s.

Gambar 4.16 Grafik efektivitas APK pada variasi 3 dengan debit aliran air masuk

(59)

Pada gambar 4.16 menunjukkan bahwa efektivitas APK menurun seiring

bertambahnya kecepatan angin. Pada variasi 1 efektivitas APK 90%, pada variasi

2 menurun menjadi 83%, dan kembali menurun pada variasi 3 menjadi 75%. Hal

ini dapat terjadi karena angin yang berhembus tidak hanya mengambil panas dari

kaca,tetapi juga mengambil panas dari absorber, terlihat pada Gambar 4.7 bahwa

temperatur absorber menurun seiring dengan bertambahnya kecepatan angin.

Absorber dengan temperatur yang rendah menyebabkan air limbah yang keluar

(60)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari analisis yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1 Efisiensi dan hasil air tertinggi di antara variasi 1, 2, dan 3 diperoleh

variasi 3 dengan efisiensi sebesar 61% dan hasil air sebanyak 0.574

kg/m2.2 jam (0.287 kg/m2.jam). Angin dapat menaikkan unjuk kerja alat distilasi.

2 Efisiensi dan hasil air tertinggi di antara variasi 3, 4, dan 5 diperoleh

variasi 4 dengan efisiensi sebesar 62% dan hasil air sebanyak 0.590

kg/m2.2 jam (0.295 kg/m2.jam). Pengaturan debit dapat menaikkan unjuk kerja alat distilasi, tetapi debit air masuk absorber tidak boleh

terlalu besar.

5.2 Saran

1 Penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan alat ukur yang

lebih presisi agar dalam membacaan data lebih valid

2 Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai jenis kain dan daya

(61)

DAFTAR PUSTAKA

Agung, S., 2018. Efek Pendinginan Kaca Pada Destilasi Air Jenis Absorber Kain,

Skripsi. Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

A. K. Rai, N. Singh, and V. Sachan, “Experimental Study of A Single Basin Solar Still With Water Cooling of The Glass Cover”, International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), vol.4, no.6, hal.01-07, 2013.

Arismunandar, W., 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta, Pradnya Paramita.

Astawa, K., 2008. Pengaruh Penggunaan Pipa Kondensat Sebagai Heat Recovery

Pada Basin Type Solar Still Terhadap Efisiensi. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, Vol 2, No. 1, hal 34-41, Juni 2008.

C. Catur E. M,, Sukmawaty, M. Sumarsono dan M. Rizkawati, “Karakterisasi

Kolektor Tenaga Surya Tipe Pelat Datar”. Jurnal Ilmiah Rekayasa Pertanian dan Biosistem, vol 2, no. 1, hal. 1-8, 2014.

Cengel, Y.A., 1998. Heat Trasnfer, A Practical Approach. Boston, Mc Graw Hill.

D. Damar, “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, 2011.

Dewantara, I. G. Y., Suyitno B. M. dkk. 2018. Desalinasi Air Laut Berbasis Energi Surya sebagai Alternatif Penyediaan Air Bersih. Jakarta : Jurnal Teknik Mesin (JTM). Vol. 07. No. 1

(62)

Pane, A.H., 2014. Model Contoh Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor, Heat Exchanger. Medan, Juni 2014.

P. O. Agboola and Ibrahim S. Al-Mutaz, “Effect of Cooling The Glass Cover of

an Inclined Solar Water Distillation Under The Climatic Condition of

Riyadh, Saudi Arabia”, Desalination and Water Treatment, vol 76, hal. 1-18, 2016.

Pratama, Adhie Wisnu.Nurdiana, Juli. Meicahayanti, Ika. 2017. “Pengaruh

Perbedaan Jenis Plat Penyerap Kaca dan Papan Mika Terhadap

Kualitas dan Kuantitas Air Minum pada Proses Destilasi Energi

Surya”. Prosiding Seminar Nasional Teknologi IV Samarinda 9

November 2017

Purwadianto, D., dkk, 2017. Efek Kapilaritas Absorber Pada Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Jenis Vertikal. Jurnal Ilmiah Widya Teknik, Vol. 16, No 2, hal 67-75.

Purwadianto, D., dkk, 2017. Pemodelan dan Analisis Termaldestilasi Air Energi Surya dengan Kaca Penutup Berpenampung Air. Media Teknika Jurnal Teknologi, Vol. 12, No. 2, hal 104-114, Desember 2017.

Tirtoadmodjo, R., Handoyo, E. A., 1999. Unjuk Kerja Pemanas Air Jenis

Kolektor Surya Plat Datar dengan Satu atau Dua Kaca Penutup.

Surabaya : Jurnal Teknik Mesin Vol. 1 No. 2, hal 112-121.

T. J. Jansen, Teknologi Rekayasa Surya. Bandung: PT Pradnya Paramita, 1995.

Tyas, M.W., dkk, 2014. Analisis Nomografi Suhu, Laju Penguapan Dan Tekanan

(63)

LAMPIRAN

Lampiran 1. Gambar alat distilasi air energi surya jenis absorber kain.

Tampak depan Permukaan kaca

(64)

Lampiran 2. Alat Ukur yang Digunakan

Gelas Ukur Sensor level (etape)

Dallas Semiconductor Temperatur Sensor Microcontroller Arduino (TDS)

(65)

Lampiran 3. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh

(66)

Lampiran 4. Tabel Sifat Air

(67)

Figur

Gambar 4.7. Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber
Gambar 4 7 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber . View in document p.15
Gambar 4.14. Grafik perbandingan quap pada variasi 3 dengan debit aliran air
Gambar 4 14 Grafik perbandingan quap pada variasi 3 dengan debit aliran air . View in document p.16
Gambar 2.1 Skema alat distilasi sederhana jenis bak.
Gambar 2 1 Skema alat distilasi sederhana jenis bak . View in document p.24
Gambar 2.2 Alat distilasi energi surya jenis absorber kain
Gambar 2 2 Alat distilasi energi surya jenis absorber kain . View in document p.25
Gambar 3.1 Skema posisi lampu infra merah.
Gambar 3 1 Skema posisi lampu infra merah . View in document p.30
Gambar 3.2 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan
Gambar 3 2 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan . View in document p.31
Gambar 3.3 Skema aliran air pada APK.
Gambar 3 3 Skema aliran air pada APK . View in document p.32
Tabel 4.1 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam  tanpa angin
Tabel 4 1 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter jam tanpa angin . View in document p.37
Tabel 4.3 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter/jam angin pendingin 3.5
Tabel 4 3 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 liter jam angin pendingin 3 5 . View in document p.38
Tabel 4.4 Tabel hasil pengambilan data pada debit 2.7 liter/jam angin pendingin 3.5 m/s (Variasi 4)
Tabel 4 4 Tabel hasil pengambilan data pada debit 2 7 liter jam angin pendingin 3 5 m s Variasi 4 . View in document p.39
Tabel 4.5 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3.3 liter/jam angin pendingin
Tabel 4 5 Tabel hasil pengambilan data pada debit 3 3 liter jam angin pendingin . View in document p.39
Tabel 4.7 Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter/jam angin pendingin 2.5 m/s
Tabel 4 7 Tabel hasil perhitungan pada debit 3 liter jam angin pendingin 2 5 m s . View in document p.40
Tabel 4.9 Tabel hasil perhitungan pada debit 2.7 liter/jam angin pendingin 3.5
Tabel 4 9 Tabel hasil perhitungan pada debit 2 7 liter jam angin pendingin 3 5 . View in document p.41
Tabel 4.11 Hasil perhitungan efektivitas APK data pada debit 3 liter/jam  tanpa
Tabel 4 11 Hasil perhitungan efektivitas APK data pada debit 3 liter jam tanpa . View in document p.42
Tabel 4.13 Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 3 liter/jam angin
Tabel 4 13 Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 3 liter jam angin . View in document p.43
Tabel 4.15 Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 3.3 liter/jam angin
Tabel 4 15 Hasil perhitungan efektivitas APK pada debit 3 3 liter jam angin . View in document p.44
Gambar 4.1 Grafik perbandingan efisiensi dengan debit aliran air masuk 3
Gambar 4 1 Grafik perbandingan efisiensi dengan debit aliran air masuk 3 . View in document p.45
Gambar 4.3 Grafik perbandingan ∆T pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk
Gambar 4 3 Grafik perbandingan T pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk . View in document p.47
Gambar 4.4 Grafik perbandingan hkonveksi pada variasi 1 dengan debit aliran air
Gambar 4 4 Grafik perbandingan hkonveksi pada variasi 1 dengan debit aliran air . View in document p.48
Gambar 4.5 Grafik perbandingan ΔT . hkonveksi pada variasi 1 dengan debit aliran
Gambar 4 5 Grafik perbandingan T hkonveksi pada variasi 1 dengan debit aliran . View in document p.49
Gambar 4.7 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca, variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter/jam dan angin pendingin kaca berkecepata
Gambar 4 7 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber pada variasi 1 dengan debit aliran air masuk 3 liter jam tanpa menggunakan angin pendingin kaca variasi 2 dengan debit aliran air masuk 3 liter jam dan angin pendingin kaca berkecepata. View in document p.50
Gambar 4.8 Grafik perbandingan Efektivitas APK pada variasi 1 dengan debit
Gambar 4 8 Grafik perbandingan Efektivitas APK pada variasi 1 dengan debit . View in document p.51
Gambar 4.9 Grafik perbandingan efisiensi pada variasi 3 dengan debit aliran air
Gambar 4 9 Grafik perbandingan efisiensi pada variasi 3 dengan debit aliran air . View in document p.52
Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 menunjukkan bahwa terjadi kenaikan unjuk
Gambar 4 6 dan Gambar 4 7 menunjukkan bahwa terjadi kenaikan unjuk . View in document p.53
Gambar 4.11 Grafik perbandingan ∆T pada variasi 3 dengan debit aliran air
Gambar 4 11 Grafik perbandingan T pada variasi 3 dengan debit aliran air . View in document p.54
Gambar 4.12 Grafik perbandingan hkonveksi pada variasi 3 dengan debit aliran air
Gambar 4 12 Grafik perbandingan hkonveksi pada variasi 3 dengan debit aliran air . View in document p.55
Gambar 4.13 Grafik perbandingan ΔT . hkonveksi pada variasi 3 dengan debit aliran
Gambar 4 13 Grafik perbandingan T hkonveksi pada variasi 3 dengan debit aliran . View in document p.56
Gambar 4.14 Grafik perbandingan quap pada variasi 3 dengan debit aliran air
Gambar 4 14 Grafik perbandingan quap pada variasi 3 dengan debit aliran air . View in document p.57
Gambar 4.15 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber
Gambar 4 15 Grafik perbandingan temperatur kaca dan temperatur absorber . View in document p.58

Referensi

Memperbarui...

Unduh sekarang (67 Halaman)