UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI SURYA DENGAN PENAMBAHAN KONDENSOR PASIF PADA POSISI DI BELAKANG BAK DESTILATOR TUGAS AKHIR - Unjuk kerja destilasi air energi surya dengan penambahan kondensor pasif pada posisi di belakang bak destilator - USD Repository

(1)

i

UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI SURYA

DENGAN PENAMBAHAN KONDENSOR PASIF

PADA POSISI DI BELAKANG BAK DESTILATOR

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Oleh :

MAYANG KAPITA

NIM : 105214024

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

SOLAR WATER DISTILLATION PERFORMANCE

WITH PASSIVE CONDENSER ADDITION

BEHIND THE BOX DISTILLATOR

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

Presented by :

MAYANG KAPITA

Student Number : 105214024

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

INTISARI

Permasalahan yang ada pada destilasi air energi surya saat ini adalah masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Salah satu faktor yang sangat berpengaruh pada rendahnya efisiensi adalah konsentrasi uap yang berlebih pada alat destilasi pada saat proses penguapan air. Penggunaan kondensor pasif merupakan salah satu cara yang efektif dan efisien untuk mengatasi masalah konsentrasi uap air berlebih ini. Faktor yang mempengaruhi efektivitas dan efisiensi kondensor pasif adalah posisi kondensor dan perbandingan volume antara alat destilasi dengan volume kondensor. Belum banyak penelitian yang meneliti pengaruh faktor posisi kondensor terhadap efisiensi alat destilasi.

Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh ketinggian air di dalam bak destilator pada alat destilasi dengan kondensor pasif terhadap efisiensi yang dihasilkan. Serta membandingkan efisiensi relatif antara efisiensi alat destilasi konvensional dengan alat destilasi menggunakan kondensor pasif. Alat penelitian terdiri dari dua konfigurasi alat destilasi yakni alat destilasi tanpa kondensor pasif, dan alat destilasi menggunakan kondensor pasif di belakang bak destilator. Ketinggian air di dalam bak destilator divariasikan 10, 20, dan 30 mm. Parameter yang dicatat adalah temperatur air (TW), temperatur kaca penutup (TC), jumlah

massa air destilasi yang dihasilkan alat destilasi (mD) dan kondensor (mK), energi

surya yang datang (G) dan lama waktu pencatatan data (t).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa, alat destilasi konvensional dengan variasi ketinggian air 30 mm di dalam bak destilator mencapai efisiensi teoritis sebesar 38 % dan efisiensi aktual sebesar 26 %. Sedangkan alat destilasi dengan kondensor, efisiensi teoritis mencapai 44% dan efisiensi aktual mencapai 41 %. Alat destilasi konvensional dengan variasi ketinggian air 20 mm mencapai efisiensi teoritis sebesar 43 % dan efisiensi aktual sebesar 28 %. Sedangkan alat destilasi dengan kondensor, efisiensi teoritis mencapai 39 % dan efisiensi aktual mencapai 36 %. Alat destilasi konvensional dengan variasi ketinggian air 10 mm mencapai efisiensi teoritis sebesar 48 % dan efisiensi aktual mencapai 31 %. Sedangkan alat destilasi dengan keadaan kondensor terbuka efisiensi teoritis mencapai 42 % dan efisiensi aktual mencapai 36 %. Keadaan kondensor tertutup efisiensi teoritis mencapai 61 % dan efisiensi aktual mencapai 33 %. Alat destilasi konvensional dengan penambahan reflektor mencapai efisiensi teoritis sebesar 31 % dan efisiensi aktual sebesar 23 %. Sedangkan alat destilasi berkondensor dengan penambahan reflektor mencapai efisiensi teoritis sebesar 33 % dan efisiensi aktual mencapai 25 %.

(8)

viii

ABSTRACT

The problem existed in solar power water distillation was the low efficiency that it had produced. One of the factors that caused the low efficiency was over vapor concentration on distillatory equipment during the water evaporation process. The use of passive condenser was considered as the most appropriate way to reduce over vapor concentration effectively. The factor that influenced its effectiveness and efficiency was the condenser position and volume comparison between distillatory equipment and the volume of condenser. There was so little research conducted on the position of condenser and its efficiency to distillatory equipment.

This research aimed to find out the influence of water level and passive condenser position toward the efficiency it produced. This research also compared the relative efficiency of conventional distillatory to the other one that using passive condenser. The research equipments consisted of two distillatory configuration tools namely distillatory tool without passive condenser and distillatory tool with passive condenser placed behind the distillatory box. The water level was varied in 30 mm, 20 mm, and 10 mm. The recorded parameters were water temperature (TW), cover temperature (TC), the amount of distillated

water (mD), and amount of distillated water in condenser (mK), solar energy (G)

and time (t).

The result showed that 30 mm water level within the box gave 38% theoretical efficiency and 26% actual efficiency on conventional distillatory tool. Meanwhile, the distillatory tool with condenser gave theoritical efficiency up to 44% and actual efficiency up to 41%. The conventional distillatory tool with 20 mm water level gave 43% theoretical efficiency and 28% actual efficiency while distillatory tool with condenser reached 39% theoritical efficiency and actual efficiency up to 36%. The conventional distillatory tool with 10 mm water level gave 48% theoretical efficiency and 31% actual efficiency. Moreover, the opened condenser distillatory tool showed the theoritical efficiency up to 42% and actual efficiency up to 36%. The closed passive condenser gave theoretical efficiency 61 % and actual efficiency 33 %. The conventional distillatory with reflector additions gave 31% theoretical efficiency and 23% actual efficiency. The distillatory with condenser and reflectors gave 33% theoretical efficiency and actual efficiency up to 25 %.

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Mengucapkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan wajib bagi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir dilaksanakan dalam rangka sebagai pemenuhan syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Tugas Akhir ini terselesaikan dengan baik atas berkat bimbingan, dukungan maupun nasihat dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terimakasih kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Univeristas Sanata Dharma Yogyakarta

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

3. A. Prasetyadi, S.Si., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik 4. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing 1 Tugas

Akhir

5. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing 2 Tugas Akhir

6. Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., atas bantuan selama proses penelitian

7. Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma yang telah membantu keperluan penyelesaian tugas akhir

(10)

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

TITLE PAGE ii

HALAMAN PENGESAHAN iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR v

LEMBAR PUBLIKASI vi

INTISARI vii

ABSTRACT viii

KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR TABEL xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan 3

1.3 Manfaat 4

1.4 Batasan Masalah 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori 6

2.2 Persamaan Yang Digunakan 9

(12)

xii BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat Penelitian 13

3.2 Variabel Yang Divariasikan 13

3.3 Parameter Yang Diukur 14

3.4 Prosedur Penelitian 18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian 20

4.2 Pembahasan 36

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan 57

5.2 Saran 58

DAFTAR PUSTAKA 59

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema alat destilasi air energi surya yang umum 7 Gambar 2.2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator

tanpa kondensor 8

Gambar 2.3 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator

dengan kondensor 8

Gambar 3.1 Skema alat destilasi konvensional tanpa menggunakan

kondensor pasif 15

Gambar 3.2 Skema alat destilasi konvensional dengan penambahan

reflektor 15

Gambar 3.3 Skema alat destilasi dengan menggunakan kondensor pasif

terbuka pada posisi di belakang bak destilator 16 Gambar 3.4 Skema alat destilasi dengan menggunakan kondensor pasif

tertutup terpal plastik pada posisi di belakang bak

destilator 16

Gambar 3.5 Skema alat destilasi dengan menggunakan kondensor pasif terbuka pada posisi di belakang bak destilator dan

penambahan reflektor 17

Gambar 3.6 Ketinggian air di dalam kotak destilator yang divariasikan 17 Gambar 4.1 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi ketinggian air 30

mm di dalam bak destilator 37

Gambar 4.2 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi ketinggian air 20

Gambar 4.3 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi ketinggian air 10

Gambar 4.4 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi kondensor ditutup terpal plastik dengan ketinggian air 10 mm di

(14)

xiv

Gambar 4.5 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi penambahan reflektor dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak

destilator 44

Gambar 4.6 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dengan efisiensi aktual pada variasi ketinggian air 30 mm di dalam bak

destilator 45

destilator 48

destilator 49

Gambar 4.9 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dengan efisiensi aktual pada variasi kondensor ditutup terpal platik dengan

ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator 50 Gambar 4.10 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dengan efisiensi

aktual pada variasi penambahan reflektor dengan

ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator 51 Gambar 4.11 Grafik perbandingan efisiensi aktual dengan efisiensi total

pada variasi ketinggian air 30 mm di dalam bak destilator 52 Gambar 4.12 Grafik perbandingan efisiensi aktual dengan efisiensi total

pada variasi kondensor ditutup terpal plastik

denganketinggian air 10 mm di dalam bak destilator 55 Gambar 4.15 Grafik perbandingan efisiensi aktual dengan efisiensi total

pada variasi penambahan reflektor dengan ketinggian air

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor

pada percobaan hari pertama 22

pada percobaan hari kedua 22

pada percobaan hari ketiga 22

pada percobaan hari keempat 23

pada percobaan hari kelima 23

pada percobaan hari keenam 23

(16)

xvi

pada percobaan hari ketiga 27

(17)

xvii

ditutup terpal plastik pada percobaan hari kedua 30 Tabel 4.21 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor

ditutup terpal plastik pada percobaan hari ketiga 30 Tabel 4.22 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

ditutup terpal plastik pada percobaan hari keempat 31 Tabel 4.23 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

ditutup terpal plastik pada percobaan hari kelima 31 Tabel 4.24 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

ditutup terpal plastik pada percobaan hari keenam 32 Tabel 4.25 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka

dengan penambahan reflektor pada percobaan hari pertama 32 Tabel 4.26 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

dengan penambahan reflektor pada percobaan hari kedua 33 Tabel 4.27 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

dengan penambahan reflektor pada percobaan hari ketiga 33 Tabel 4.28 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

(18)

xviii

Tabel 4.29 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka

dengan penambahan reflektor pada percobaan hari kelima 34 Tabel 4.30 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi

(19)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Manusia membutuhkan air bersih untuk minum dan menunjang aktivitas seperti memasak, mencuci, mandi, dan keperluan lainnya. Permasalahan sekarang adalah sering sumber air yang akan dikonsumsi terkontaminasi oleh bahan kontamina atau material lain tak kasat mata, sehingga kurang baik untuk dikonsumsi. Selain itu, air yang terkontaminasi dapat menyebabkan penyakit di dalam tubuh kita. Sehingga diperlukan tindakan untuk membersihkan air tersebut dari bahan kontamina yang terkandung di dalamnya.

(20)

2

Unjuk kerja alat destilasi surya diukur dari hasil efisiensi alat tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi alat destilasi air energi surya diantaranya: keefektifan absorber dalam menyerap energi surya, keefektifan kaca penutup dalam mengembunkan uap air, temperatur awal air masuk ke dalam alat destilasi, serta konsentrasi uap air di dalam alat destilasi. Absorber

terbuat dari bahan dengan absorbtivitas energi surya yang baik dan untuk mengingkatkan absorbtivitas, umumnya absorber dicat hitam. Temperatur kaca penutup tidak boleh terlalu panas karena akan mengakibatkan uap air sukar mengembun. Jumlah massa air di dalam bak tidak boleh terlalu banyak karena akan memperlama proses penguapan air. Akan tetapi jika jumlah massa air di dalam bak terlalu sedikit, umumnya kaca penutup akan pecah karena alat destilasi terlalu panas. Temperatur air masuk alat destilasi diusahakan tinggi untuk mempercepat proses penguapan. Semakin cepat proses penguapan, maka jumlah air bersih yang dihasilkan akan meningkat sehingga efisiensi alat destilasi juga akan meningkat. Konsentrasi uap air di dalam bak destilasi tidak boleh terlalu banyak karena akan mempersulit proses penguapan. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi konsentrasi uap air di dalam bak adalah dengan menggunakan kondensor pasif.

(21)

3

perpindahan uap air dari bak destilasi ke dalam kondensor adalah perbandingan volume alat destilasi dengan volume kondensor pasif dan posisi kondensor pasif pada alat destilasi. Penelitian ini akan menganalisis pengaruh posisi kondensor di belakang alat destilasi terhadap efisiensi yang dihasilkan. Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah jumlah massa air di alat destilasi, kondensor dalam keadaan tertutup, dan penambahan reflektor datar pada alat destilasi.

1.2 Tujuan

Tujuan yang ingin diperoleh dalam penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh ketinggian air di dalam bak destilator pada alat destilasi konvensional dan alat destilasi dengan kondensor pasif di belakang alat destilasi terhadap efisiensi teoritis yang dihasilkan. 2. Mengetahui pengaruh kondensor diisolasi dan penambahan reflektor

pada alat destilasi terhadap efisiensi teoritis yang dihasilkan.

(22)

4

1.3 Manfaat

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

1. Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya. 2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototype dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat diterima dengan baik dan meningkatkan kesejahteraan masyarakat.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah penelitian ini adalah:

1. Unjuk kerja alat destilasi yang dihasilkan bergantung pada cuaca di daerah tempat alat destilasi digunakan.

2. Volume kondensor pasif disamakan dengan volume alat destilasi, tetapi kaca penutup kondensor diganti dengan plat aluminium tebal 0,3 mm.

3. Ketinggian air di dalam bak destilator divariasikan sebanyak 3 variasi yakni 10 mm, 20 mm, 30 mm dengan keadaan kondensor terbuka. 4. Pada variasi kondensor tertutup ketinggian air diatur 10 mm.

(23)

5

5. Pada variasi penambahan reflektor ketinggian air diatur 10 mm. Reflektor terbuat dari lembaran aluminium foil dan kondisi kondesor terbuka.

6. Air masuk ke alat destilasi tidak mengalami proses pemanasan terlebih dahulu.

7. Rugi-rugi akibat gesekan dalam saluran tidak masuk dalam perhitungan.

(24)

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Destilasi air energi surya merupakan salah satu metode untuk memisahkan air dari bahan kontaminasi sehingga diharapkan mampu menghasilkan air yang jernih. Alat destilasi ini memiliki dua komponen utama yakni bak air dan kaca penutup. Selain untuk menampung air terkontaminasi yang masuk kedalam alat destilasi, bak juga berfungsi sebagai

absorber yang menyerap energi surya yang masuk untuk memanasi air yang akan didestilasi. Supaya bak mampu menyerap energi surya secara maksimal, maka bak air umumnya dicat hitam. Cat warna hitam dipilih karena memiliki

solar absorptivity (αs) sebesar 0,97 (Cengel,1998). Kaca penutup berfungsi

sebagai kondenser yang berfungsi mengembunkan uap air. Selain itu, bagian umum lainnya yang terdapat pada alat destilasi air energi surya adalah saluran masuk air terkontaminasi, saluran air bersih, dan pengatur jumlah massa air dalam alat destilasi agar ketinggian air di dalam bak destilator konstan.

(25)

7

bagian luar kaca lebih rendah dari temperatur bagian dalam maka uap akan mengembun. Posisi kaca yang miring memudahkan embun mengalir dan jatuh di saluran keluar air bersih.

Gambar 2.1 Skema alat destilasi air energi surya yang umum

(26)

8

berikutnya atau disimpan dalam penyimpan panas untuk proses destilasi air pada malam hari.

Mekanisme perpindahan massa uap air dari bak air ke kaca penutup pada alat destilasi air terjadi secara konveksi alami, purging, dan difusi. Sebagian besar massa uap air berpindah secara konveksi alami dan sebagian kecil yang berpindah secara purging dan difusi. Mekanisme perpindahan massa uap air dari destilator ke dalam kondensor pasif pada alat destilasi air energi surya dengan penambahan kondensor pasif terjadi secara purging dan difusi. Sebagian besar massa uap air berpindah secara purging dan hanya sebagian kecil yang berpindah secara difusi.

Gambar 2.2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator tanpa kondensor

(27)

9

Konveksi alami adalah mekanisme berpindahnya massa uap air disebabkan adanya perbedaan temperatur. Molekul air yang mempunyai temperatur lebih tinggi akan memiliki energi kinetik lebih besar dan molekul tersebut dapat lepas dari permukaan air (menguap). Purging merupakan mekanisme berpindahnya massa uap air karena adanya perbedaan tekanan. Uap air akan mengalir dari tempat bertekanan lebih tinggi ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Difusi adalah mekanisme berpindahnya massa uap air yang disebabkan adanya perbedaan konsentrasi uap air. Uap air akan mengalir dari tempat dengan konsentrasi uap lebih tinggi ke tempat dengan konsentrasi uap lebih rendah.

Reflektor merupakan media atau material yang memiliki nilai reflektivitas lebih tinggi daripada absorbtivitasnya. Reflektor diharapkan mampu memantulkan sejumlah energi surya yang datang. Tujuan penggunaan reflektor pada destilasi air energi surya diharapkan mampu memaksimalkan penyerapan energi surya oleh bak, sehingga proses penguapan berlangsung lebih cepat.

2.2 Persamaan yang Digunakan

(28)

10 𝜂 =𝑚𝑢𝑎𝑝.𝑕𝑓𝑔

𝐴𝐶 𝐺₀𝑡 .𝑑𝑡, (2.1)

dengan Ac adalah luas alat destilasi, dt adalah lama waktu pemanasan, G adalah energi surya yang datang, hfg adalah panas laten air dan mg adalah

massa uap air. Massa uap air (muap) dapat diperkirakan dengan persamaan matematis berikut (Arismunandar, 1995):

𝑚_𝑔_.𝑕_𝑓𝑔 =𝑞_𝑢𝑎𝑝 = 16,27. 10−3.𝑞_{𝑘𝑜𝑛𝑣}. 𝑃_𝑇𝑊−𝑃𝐶

𝑊−𝑇𝐶 , (2.2)

𝑞_{𝑘𝑜𝑛𝑣} = 8,84. 10−4 𝑇_𝑊− 𝑇_𝐶+ 𝑃𝑊−𝑃𝐶

268,9.103_−𝑃_𝑊.𝑇𝑊

1 3

. 𝑇_𝑊 − 𝑇_𝐶 , (2.3)

dengan quap adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan, qkonv adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk konveksi, PW adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air, PC adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup, TW adalah temperatur air dan TC adalah temperatur kaca penutup.

Dari penelitian tentang mekanisme purging yang pernah dilakukan dapat disimpulkan bahwa besar perpindahan massa uap air dari destilator ke kondensor pasif dengan mekanisme purging sebanding dengan perbandingan antara volume kondensor pasif dengan jumlah volume kondensor pasif dan destilator (Fath, 1993):

𝑚𝑝𝑢𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔

𝑚𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑝𝑎𝑛

=

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟

(29)

11

2.3 Penelitian Terdahulu

(30)

12

(31)

13

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat Penelitian

Alat destilasi air energi surya pada penelitian ini terdiri dari dua konfigurasi alat:

1. Alat destilasi konvensional tanpa menggunakan kondensor

2. Alat destilasi dengan menggunakan kondensor pasif terbuka pada posisi di belakang bak destilator

3.2 Variabel Yang Divariasikan

1. Konfigurasi alat destilasi:

1) Alat destilasi konvensional tanpa menggunakan kondensor dan tanpa penambahan reflektor (Gambar 3.1)

2) Alat destilasi konvensional dengan penambahan reflektor (Gambar 3.2)

3) Alat destilasi dengan penambahan kondensor pasif terbuka pada posisi di belakang bak destilator (Gambar 3.3)

(32)

14

5) Alat destilasi dengan penambahan kondensor pasif terbuka pada posisi di belakang bak destilator dan penambahan reflektor (Gambar 3.5)

2. Ketinggian air di dalam kotak destilator:

a) 10 mm pada variabel konfigurasi alat 1, 2 ,3, 4 dan 5 b) 20 mm pada variabel konfigurasi alat 1 dan 3 c) 30 mm pada variabel konfigurasi alat 1 dan 3

3.3 Parameter Yang Diukur

1. Temperatur air (TW)

2. Temperatur kaca penutup (TC)

3. Temperatur kotak kondensor (TK)

4. Jumlah massa air yang dihasilkan dari kotak destilator (mD)

5. Jumlah massa air yang dihasilkan dari kotak kondensor (mK)

6. Energi surya yang datang (G) 7. Lama waktu pengambilan data (t)

(33)

15

Gambar 3.1 Skema alat destilasi konvensional tanpa menggunakan kondensor

Gambar 3.2 Skema alat destilasi konvensional dengan penambahan reflektor

Tangki air terkontaminasi

Tangki air destilasi

Kaca penutup

Saluran air destilasi

Indikator tinggi air

Bak destilator Saluran masuk air kontaminasi

Sensor temperatur air Sensor

temperatur kaca

Sensor

temperatur kaca

(34)

16

Gambar 3.3 Skema alat destilasi dengan menggunakan kondensor pasif terbuka pada posisi di belakang bak destilator

Gambar 3.4 Skema alat destilasi dengan penambahan kondensor pasif tertutup terpal plastik pada posisi di belakang bak destilator

Kondensor tertutup terpal plastik Saluran masuk air kontaminasi

Sensor

temperatur kaca

Sensor temperatur air Sensor temperatur

kotak kondensor

Tangki air destilasi Tangki air

(35)

17

Gambar 3.5 Skema alat destilasi dengan menggunakan kondensor pasif terbuka posisi di belakang bak destilator dan penambahan reflektor

(a)

(b) (c)

Gambar 3.6 Ketinggian air di dalam kotak destilator yang divariasikan

Kondensor terbuka

(36)

18

3.4 Prosedur Penelitian

Secara rinci prosedur penelitian alat destilasi air energi surya ini adalah sebagai berikut:

1. Mengawali penelitian dengan mempersiapkan alat-alat destilasi air energi surya seperti pada Gambar (3.1) dan (3.3)

2. Kedua konfigurasi alat tersebut dipanasi dengan energi surya secara bersamaan

3. Melakukan pengambilan data selama kurang lebih 8 jam mulai dari pukul 08.00 WIB selama 6 hari untuk setiap variasi konfigurasi alat dan variasi ketinggian air dalam bak destilator

4. Selama sistem melakukan perekaman data dengan microcontroller

Arduino, dilakukan monitoring secara berkala. Apabila terjadi kendala pada sensor di dalam pencatatan data (kendala teknis), segera dilakukan perbaikan

5. Data yang tercatat adalah temperatur kaca penutup (TC), temperatur dalam

kotak kondensor (TCOND), temperatur air dalam kotak destilator (TW),

(37)

19

6. Sebelum melanjutkan pengambilan data pada variasi berikutnya, kondisi alat destilasi diperiksa untuk memastikan ketinggian air dalam bak destilator saat awal dan tidak terjadi masalah seperti kebocoran atau alat ukur terlepas.

(38)

20

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Berikut ini adalah data keseluruhan hasil penelitian dari lima variasi, yaitu:

1. Ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilator pada alat destilasi konvensional tanpa kondensor pasif dan pada alat destilasi dengan kondensor pasif terbuka di posisi belakang bak destilator

4. Ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilator pada alat destilasi konvensional tanpa kondensor pasif dan pada alat destilasi dengan kondensor pasif dalam kondisi tertutup terpal plastik di posisi belakang bak destilator

(39)

21

pada alat destilasi dengan kondensor pasif di posisi belakang bak destilator serta penambahan reflektor.

Secara lengkap data dari lima variasi tersebut dapat dilihat secara berurutan pada tabel 4.1 sampai 4.30 dengan keterangan sebagai berikut:

TC = temperatur rata-rata kaca penutup

TW = temperatur rata-rata air di dalam bak destilator

TCOND = temperatur rata-rata di dalam kotak kondensor

Lev1 = penambahan volume air rata-rata yang dihasilkan pada alat destilasi konvensional

Lev2 = penambahan volume air rata-rata yang dihasilkan pada kotak destilator pada alat destilasi dengan kondensor

Lev3 = penambahan volume air rata-rata yang dihasilkan pada kotak kondensor pada alat destilasi dengan kondensor

(40)

22

Tabel 4.1 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari pertama

Jam ke-

Konvensional Menggunakan Kondensor

G

Tabel 4.2 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari kedua

Jam ke-

G

Tabel 4.3 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari ketiga

Jam ke-

(41)

23

Tabel 4.4 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari keempat

Jam ke-

G

Tabel 4.5 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari kelima

Jam ke-

G

Tabel 4.6 Variasi ketinggian air 30 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari keenam

Jam ke-

(42)

24

Tabel 4.7 Variasi ketinggian air 20 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari pertama

Jam ke-

G

Jam ke-

G

Tabel 4.9 Variasi ketinggian air 20 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari ketiga

Jam ke-

(43)

25

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari kelima

Jam ke-

(44)

26

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari pertama

Jam ke-

(45)

27

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari ketiga

Jam ke-

(46)

28

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor pada percobaan hari kelima

Jam ke-

(47)

29

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor keadaan ditutup terpal plastik pada percobaan hari pertama

Jam ke-

(48)

30

Tabel 4.20 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor keadaan ditutup terpal plastik pada percobaan hari kedua

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor keadaan ditutup terpal plastik pada percobaan hari ketiga

Jam ke-

(49)

31

Tabel 4.22 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor keadaan ditutup terpal plastik pada percobaan hari keempat

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor keadaan ditutup terpal plastik pada percobaan hari kelima

Jam ke-

(50)

32

Tabel 4.24 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dan menggunakan kondensor keadaan ditutup terpal plastik pada percobaan hari keenam

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka dengan penambahan reflektor pada percobaan hari pertama

Jam ke-

(51)

33

Tabel 4.26 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka dengan penambahan reflektor pada percobaan hari kedua

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka dengan penambahan reflektor pada percobaan hari ketiga

Jam ke-

(52)

34

Tabel 4.28 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka dengan penambahan reflektor pada percobaan hari keempat

Jam ke-

G konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka dengan penambahan reflektor pada percobaan hari kelima

Jam ke-

(53)

35

Tabel 4.30 Variasi ketinggian air 10 mm di dalam kotak destilasi konvensional tanpa kondensor dengan penambahan reflektor dan menggunakan kondensor keadaan terbuka dengan penambahan reflektor pada percobaan hari keenam

Jam ke-

(54)

36

4.2 Pembahasan

Melakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan (2.1) sampai (2.3) untuk menentukan besar efisiensi dari data yang telah diperoleh. Sebagai contoh perhitungan diketahui:

Tc rata-rata 1 hari = 43,76 °C (316,76 K) Tw rata-rata 1 hari = 52,54 °C (325,52 K) mg air yang dihasilkan 1 hari =1,04 liter

Bagian energi matahari yang berpindah ke kaca penutup karena konvensi:

qkonv = 8,84 × 10−4 Tw −Tc+

Pw−Pc

268.9×103−Pw × Tw

1 3

× Tw −Tc

= 8,84 × 10−4 325,54−316,76 K +

13853,5−8900,4 N m2

268,9 × 103₋_{13853,5 N}

m2

× 325,54 K

1 3

× (325,54−316,76 K)

= 0,0191 kW _m2

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan:

q_uap = 16,27 × 10−3× q_uap Pw−Pc

Tw−Tc

= 16,27 × 10−3× 0,0191 13853 ,5_{325,54−316,76 K}−8900,4 Nm2

(55)

37

Dari persamaan (2.2) yang menyatakan bahwa mg . hfg = quap maka efisiensi teoritis seketika alat destilasi:

η=quap G

= 0,1756 kW m2 433,43 watt _m2

= 40,5 %

Dengan melakukan cara perhitungan yang sama, diperoleh hasil berupa grafik hubungan antara efisiensi teoritis dengan energi surya yang datang.

Gambar 4.1 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi ketinggian air 30 mm di dalam bak destilator

(56)

38

Dari gambar grafik diatas (Gambar 4.1) menunjukkan efisiensi teoritis alat destilasi menggunakan kondensor relatif lebih tinggi dibandingkan dengan efisiensi teoritis alat destilasi konvensional. Hal ini membuktikan bahwa kondensor mampu meningkatkan efisiensi dari sebuah alat destilasi air energi surya. Akan tetapi, terdapat keadaan dimana efisiensi teoritis alat destilasi konvensional lebih tinggi dibandingkan dengan efisiensi alat destilasi menggunakan kondensor. Hal ini kemungkinan disebabkan selisih temperatur (ΔT) antara temperatur kaca dengan temperatur air pada alat

destilasi konvensional lebih tinggi. Semakin besar selisih temperaturnya, semakin besar pula massa uap air (mg uap) yang dihasilkan. Sebagai contoh

data, dipilih pada alat destilasi konvensional seperti ditabel (4.1). Diketahui:

Tc = 42,99 °C (315,99 K) Pc = 8554,4 N/m2

Tw = 46,73 °C (319,73 K) hfg = 2390,6 kJ/kg

Pw = 10355,6 N/m2 qkonv = 0,0060 kW/m2

mg uap per jam =

16,27×10−3×𝑞_{𝑘𝑜𝑛𝑣} 𝑃𝑤 −𝑃𝑐_{𝑇𝑤 −𝑇𝑐} ×3600

h_fg

= 16,27×10

−3_×0,0060 1801 ,2 3,74 ×3600

2390 ,6

(57)

39

Jika dibandingkan dengan data alat destilasi menggunakan kondensor (tabel 4.1) yang menunjukkan Tc dan Tw lebih rendah, maka perbandingan massa uap-nya adalah sebagai berikut:

Diketahui:

Tc = 42,08 °C (315,08 K) Pc = 8165,2 N/m2

Tw = 45,41 °C (318,41 K) hfg = 2393,77 kJ/kg

Pw = 9682,5 N/m2 qkonv = 0,0045 kW/m2

mg uap per jam =

16,27×10−3×𝑞_{𝑘𝑜𝑛𝑣} 𝑃𝑤 −𝑃𝑐_{𝑇𝑤 −𝑇𝑐} ×3600

h_fg

= 16,27×10

−3_×0,0045 1517 ,3 3,33 ×3600

2390,6

= 0,05 kg/m2.jam

Dari perhitungan di atas, telah diketahui bahwa massa uap air pada alat destilasi konvensional lebih tinggi dibandingkan pada alat destilasi menggunakan kondensor. Pada G (energi surya yang datang) maksimum, besarnya nilai massa uap air akan mempengaruhi besar efisiensi yang dihasilkan.

(58)

40

keempat menunjukkan efisiensi alat destilasi menurun, padahal energi surya yang datang cukup tinggi. Pada G maksimum absorber akan menyerap energi surya cukup tinggi, sehingga temperatur air di bak destilator juga tinggi. Bagian atas kaca penutup mendapat panas dari energi surya, dan bagian bawah kaca juga mendapat panas dari uap air yang melepaskan panas untuk mengembun. Telah dibahas sebelumnya, bahwa efisiensi alat destilasi air energi surya salah satunya dipengaruhi oleh selisih temperatur air dengan temperatur kaca penutup. Karena tempraturnya sama-sama tinggi tentu selisih temperaturnya kecil. Faktor lainnya, dilihat bahwa G merupakan pembagi (persamaan 2.1). Semakin besar G, dimungkinkan semakin kecil efisiensi alat destilasi air energi surya yang dihasilkan.

(59)

41

Pada variasi ketinggian air 20 mm, dihasilkan efisiensi teoritis tertinggi alat destilasi konvensional mencapai 43 % dengan G sebesar 559 W/m2. Efisiensi teoritis tertinggi pada alat destilasi menggunakan kondensor mencapai 39 % dengan G sebesar 415 W/m2. Hari kelima, menunjukkan efisiensi cukup tinggi dengan G yang relatif lebih kecil. Diperkirakan absorber mampu menyimpan panas, sehingga masih dapat melakukan proses destilasi meskipun energi surya yang datang kecil (G mendekati 0/cuaca mulai mendung). Masih perlu diingat juga bahwa G merupakan fungsi pembagi.

0

(60)

42

Pada variasi ketinggian air 10 mm, dihasilkan efisiensi teoritis tertinggi alat destilasi konvensional mencapai 48 % dengan G sebesar 484 W/m2. Efisiensi teoritis tertinggi pada alat destilasi menggunakan kondensor mencapai 42 % dengan G sebesar 362 W/m2. Khusus pada variasi ketinggian air 10 mm, kondensor pasif ditutup dengan bahan isolator yakni terpal plastik. Hal ini diharapkan mencegah energi panas yang masuk ke kotak kondensor. Seperti yang diketahui mekanisme bergeraknya massa uap air ke kondensor melalui

purging, disebabkan karena adanya perbedaan tekanan (tekanan parsial). Apabila energi panas yang masuk ke kotak kondensor akbiat konveksi cukup tinggi, maka temperatur dan tekanan parsial di kotak kondensor juga tinggi. Jika tekanan parsial kondensor sama besar dengan tekanan parsial destilator, maka mekanisme purging akan sukar terjadi.

0

(61)

43

Gambar 4.4 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi kondensor ditutup terpal plastik dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator

Pada grafik (gambar 4.4) dihasilkan efisiensi teoritis tertinggi pada alat destilasi menggunakan kondensor terisolasi mencapai 61 % dengan G sebesar 484 W/m2. Selain menambahkan bahan isolator, dicoba kembali dengan menambahkan reflektor pada masing-masing alat destilasi dengan ketinggian air 10 mm. Variasi ini kondisi kondensor terbuka/sudah tidak diisolasi lagi. Penambahan reflektor diharapkan mampu memantulkan dan memfokuskan energi surya yang datang ke alat destilasi. Selain reflektor diharapkan mampu menangkap energi surya lebih banyak dan memantulkannya untuk mempercepat proses penguapan, juga diharapkan mampu meningkatkan efisiensi alat destilasi air energi surya.

0

(62)

44

Gambar 4.5 Grafik hasil efisiensi teoritis pada variasi penambahan reflektor dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator

Pada grafik (gambar 4.5) dihasilkan efisiensi teoritis tertinggi alat destilasi konvensional mencapai 31 % dengan G sebesar 341 W/m2. Efisiensi teoritis tertinggi pada alat destilasi menggunakan kondensor terisolasi mencapai 33 % dengan G yang sama. Efisiensi teoritisnya masih lebih baik jika tidak ditambahkan reflektor pada alat destilasi konvensional dan penambahan bahan isolator pada kondensor. Secara teoritis, penambahan reflektor akan menambah luasan alat destilasi untuk menangkap energi surya yang datang. Dimensi reflektor panjang adalah 1500 mm x 650 mm, dimensi reflektor pendek adalah 800 mm x 610 mm dan reflektor diatur 45°. Melakukan perhitungan sehingga total luasan bila ditambahkan Ac reflektor sebesar 2,485 m2. Karena Ac juga merupakan fungsi pembagi, maka efisiensi teoritis akan lebih kecil hasilnya dibandingkan apabila tidak ditambahkan reflektor yang hanya memiliki luasan sebesar 1,125 m2.

0

(63)

45

Setelah selesai menghitung efisiensi teoritis, dicoba untuk menghitung efisiensi aktual sebagai perbandingan. Menghitung efisiensi aktual, dapat dilihat dari air hasil destilasi. Diketahui data dari tabel (4.1):

mg air satu hari = 1,04 liter (1,04 kg)

hfg rata-rata = 2376,70 kJ/kg

G rata-rata satu hari = 433,43 W/m2

Efisiensi aktual alat destilasi dalam satu hari adalah sebesar:

η= mg . hfg

Gambar 4.6 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dengan efisiensi aktual pada variasi ketinggian air 30 mm di dalam bak destilator

0

(64)

46

Dari hasil perhitungan yang diperoleh (Gambar 4.6) menunjukkan sebagian besar efisiensi aktual lebih rendah dibandingkan dengan efisiensi teoritis. Pada alat destilasi konvensional, diperkirakan terdapat beberapa kendala yang menyebabkan efisiensi aktual lebih rendah. Misalnya, absorber kurang maksimal dalam menyerap energi surya karena dihambat oleh kaca dan air. Kaca dan air diperkirakan memiliki sifat reflektivitas (ρ) sehingga dan

(65)

47

membutuhkan waktu lebih lama dan membutuhkan energi panas matahari yang cukup besar untuk cepat menguap. Dan pada saat awal, tidak mendapatkan atau sedikit hasil air terdestilasi, sebab dengan jumlah air tertentu tetapi energi surya yang datang relatif kecil (pagi hari). Konsentrasi uap air yang berlebih di dalam kotak destilator akan menghambat proses penguapan. Uap air akan sulit bergerak menuju kaca penutup dan tidak terjadi proses pengembunan. Sehingga tidak ada massa air yang dihasilkan alat destilasi tersebut.

Perkiraan kendala-kendala diatas hampir sama yang terjadi pada alat destilasi menggunakan kondensor. Perbedaannya adalah tentang pergerakan sebagaian massa uap air ke kondensor akibat purging. Menurut Fath (1993), mekanisme purging sebanding dengan perbandingan antara volume kondensor pasif dengan jumlah volume kondensor pasif dan volume destilator. Perbandingan volume antara destilator dan kondensor adalah 1:1. Besarnya dimensi alat dapat dilihat pada lampiran 2 dan lampiran 3.

mpurging mpenguapan

= volumekondensor

volumekondensor + volumedestilator

mpurging mpenguapan

= 1

1 + 1

mpurging = 1

2mpenguapan

(66)

48

banyak antara air yang dihasilkan di destilator dan yang dihasilkan di kondensor. Sebagai contoh data yang diperoleh (tabel 4.1 sampai tabel 4.6) menunjukkan jumlah massa air yang dihasilkan kondensor tidak sama dengan jumlah massa air yang dihasilkan destilator. Mengingat faktor-faktor diatas dan data yang diperoleh, terjadi kerugian-kerugian yang menyebabkan efisiensi aktual lebih rendah dibandingkan dengan efisiensi teoritis.

Pada ketinggian air 30 mm di bak destilator, jumlah air tertinggi yang dihasilkan alat destilasi konvensional sebanyak 1,04 liter/hari dengan G sebesar 433,33 W/m2 dan mencapai efisiensi aktual sebesar 23,5 %. Pada alat destilasi menggunakan kondensor, jumlah total air yang mampu dihasilkan sebanyak 1,17 liter/hari dengan G yang sama dan mencapai efisiensi aktual sebesar 26,4 %.

0 10 20 30 40 50

1 2 3 4 5 6

E

fi

si

e

n

si

%

Hari

(67)

49

Pada ketinggian air 20 mm di bak destilator, jumlah air tertinggi yang dihasilkan alat destilasi konvensional sebanyak 1,88 liter/hari dengan G sebesar 559,37 W/m2 dan mencapai efisiensi aktual sebesar 21,7 %. Pada alat destilasi menggunakan kondensor, jumlah total air yang mampu dihasilkan sebanyak 2,49 liter/hari dengan G yang sama dan mencapai efisiensi aktual sebesar 28,8 %.

Pada ketinggian air 10 mm di bak destilator, jumlah air tertinggi yang dihasilkan alat destilasi konvensional sebanyak 1,91 liter/hari dengan G sebesar 403,79 W/m2 dan mencapai efisiensi aktual sebesar 30,8 % (lihat gambar 4.9). Pada alat destilasi menggunakan kondensor, jumlah total air yang mampu dihasilkan sebanyak 2,63 liter/hari dengan G sebesar 499,83 W/m2 dan mencapai efisiensi aktual sebesar 34,2 %.

0 10 20 30 40 50

1 2 3 4 5 6

E

fi

si

e

n

si

%

Hari

ke-η teoritis konvensional η aktual konvensional

(68)

50

Gambar 4.9 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dengan efisiensi aktual pada variasi variasi kondensor ditutup terpal plastik dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator

Pada alat destilasi menggunakan kondensor yang diisolasi dengan ketinggian air 10 mm, jumlah total air yang mampu dihasilkan sebanyak 2,20 liter/hari dengan G sebesar 484,10 W/m2 dan mencapai efisiensi aktual sebesar 34,2 %.

0 10 20 30 40 50 60 70

1 2 3 4 5 6

E

fi

si

e

n

si

%

Hari

(69)

51

Gambar 4.10 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dengan efisiensi aktual pada variasi variasi penambahan reflektor dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator

Pada ketinggian air 10 mm di bak destilator dan penambahan reflektor, jumlah air tertinggi yang dihasilkan alat destilasi konvensional sebanyak 2,52 liter/hari dengan G sebesar 340,69 W/m2 dan mencapai efisiensi aktual sebesar 22,8 %. Pada alat destilasi menggunakan kondensor, jumlah total air yang mampu dihasilkan sebanyak 2,72 liter/hari dengan G yang sama dan mencapai efisiensi aktual sebesar 24,5 %.

Pada malam hari, alat destilasi penelitian ini masih melakukan proses destilasi. Terbukti dengan bertambahnya sejumlah massa air yang berada di dalam bak penampung. Analisanya, bahwa air di dalam bak destilator mampu menyimpan panas yang diperoleh dari energi matahari. Sehingga panas yang tersimpan oleh air tersebut digunakan untuk proses penguapan pada malam

0

(70)

52

hari. Berikut ini contoh cara “kasar” untuk menghitung efisiensi total siang

dan malam hari. Diketahui:

mg total siang = 1 liter

Δmg malam = 0,29 liter

hfg rata-rata siang = 2376,1 kJ/kg

G rata-rata siang = 433,43 W/m2 Waktu pengambilan data = 6 jam

Efisiensi total diperkirakan:

Gambar 4.11 Grafik hubungan efisiensi aktual dengan efisiensi total pada variasi ketinggian 30 mm di dalam bak destilator

0

(71)

53

Besarnya energi surya yang datang dan kemampuan air dalam menyimpan panas dari energi matahari, akan mempengaruhi besarnya penambahan volume air yang dihasilkan. Pada variasi ketinggian air 30 mm dengan G maksimum sebesar 506,01 W/m2, destilasi pada malam hari memberikan kontribusi sehingga alat destilasi konvensional menghasilkan efisiensi total tertinggi sebesar 34 %. Sedangkan pada alat destilasi menggunakan kondensor menghasilkan efisiensi total tertinggi sebesar 60,3 %.

Pada variasi ketinggian air 20 mm dengan G maksimum sebesar 564 W/m2, destilasi pada malam hari memberikan kontribusi sehingga alat destilasi konvensional menghasilkan efisiensi total tertinggi sebesar 32 %. Sedangkan pada alat destilasi menggunakan kondensor menghasilkan efisiensi total tertinggi sebesar 47,6 %.

0 10 20 30 40 50

1 2 3 4 5 6

E

fi

si

e

n

si

%

Hari

(72)

54

Pada variasi ketinggian air 10 mm dengan G maksimum sebesar 688,2 W/m2, destilasi pada malam hari memberikan kontribusi sehingga alat destilasi konvensional menghasilkan efisiensi total tertinggi sebesar 31,7 % (lihat Gambar 4.14). Sedangkan pada alat destilasi menggunakan kondensor menghasilkan efisiensi total tertinggi sebesar 28,9 % dengan G maksimum sebesar 385,18 W/m2.

0 10 20 30 40 50

1 2 3 4 5 6

E

fi

si

e

n

si

%

Hari

(73)

55

Gambar 4.14 Grafik perbandingan efisiensi aktual dengan efisiensi total pada variasi kondensor ditutup terpal plastik dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator kondensor tertutup

Destilasi malam hari menghasilkan efisiensi total tertinggi pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor yang diisolasi sebesar 53,1 % dengan G maksimum sebesar 838,82 W/m2.

Gambar 4.15 Grafik perbandingan efisiensi aktual dengan efisiensi total pada variasi variasi penambahan reflektor dengan ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator

0

η aktual konvensional η aktual total konvensional η aktual dengan kondensor η aktual total dengan kondensor

0

(74)

56

(75)

57

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Alat destilasi konvensional dengan ketinggian air 30 mm mencapai efisiensi teoritis sebesar 37,7 %, ketinggian air 20 mm mencapai 43%, dan ketinggian air 10 mm mencapai 43,7 %. Alat destilasi menggunakan kondensor dengan ketinggian air 30 mm mencapai efisiensi teoritis sebesar 44,2 %, ketinggian air 20 mm mencapai 36,2% dan ketinggian air 10 mm mencapai 36,3 %.

2. Pengaruh kondensor diisolasi menghasilkan efisiensi teoritis sebesar 61 %. Penambahan reflektor pada alat destilasi konvensional menghasilkan efisiensi teoritis sebesar 30,6 %. Penambahan reflektor pada alat destilasi menggunakan kondensor menghasilkan efisiensi teoritis sebesar 34,3 %.

(76)

58

Penambahan reflektor pada alat destilasi konvensional menghasilkan efisiensi aktual sebesar 23 %. Penambahan reflektor pada alat destilasi menggunakan kondensor menghasilkan efisiensi aktual sebesar 25 %.

5.2 Saran

1. Diusulkan pada penelitian berikutnya untuk mengurangi jumlah sambungan pipa serta mengurangi dan memeriksa kebocoran sehingga meminimalisir kerugian-kerugian.

(77)

59

DAFTAR PUSTAKA

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

Badran, O.O., 2007. Experimental Study Of The Enhancement Parameters On A Single Slope Solar Still Productivity, Desalination, 209, pp 136–143 Cengel, Yunus A.,1998. Heat Transfer: A Practical Approach,

WCB/McGraw-Hill: Boston

Fath, H.E.S; Elsherbiny, S.M.,; Ghazy, A., 2004. A Naturally Circulated Humidifying/Dehumidifying Solar Still With A Built-In Passive Condenser, Desalination, 169, pp 129–149

Hariyadi, Iqbal, 2011. Peningkatan Unjuk Kerja Alat Destilasi Air Energi Surya Dengan Kolektor Pelat Datar Seri, Yogyakarta

Lindung, Imanuel Suryo, 2012. Peningkatan Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Dengan Kolektor Parabola Silinder, Yogyakarta

Mardiyanto, Markos Totok, 2011. Peningkatan Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Menggunakan Kolektor Pelat Datar Pipa Paralel,

Yogyakarta

Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002a. Non-Conventional Solar Stills Part 1. Non-Conventional Solar Stills With Charcoal Particles As Absorber Medium, Desalination, 153, pp 55–64

Naim, M.M.; Mervat, A.; Kawi, A. E., 2002b. Non-Conventional Solar Stills Part 2. Non-Conventional Solar Stills With Energy Storage Element, Desalination, 153, pp 71–80

Nijmeh, S.; Odeh, S.; Akash, B., 2005. Experimental And Theoretical Study Of A Single-Basin Solar Still In Jordan, International Communications in Heat and Mass Transfer, 32, pp 565–572

Prasetiya, Eka, 2012. Model Alat Destilasi Air Laut Energi Surya Dengan Penutup Berbentuk Prisma, Yogyakarta

(78)

(79)

61

55 0.1574 2370.1

60 0.1992 2357.9

65 0.2501 2345.7

70 0.3116 2333.3

75 0.3855 2320.8

80 0.4736 2308.3

85 0.5780 2295.6

90 0.7011 2282.8