efek pengapung kain pada efisiensi distilasi air...
Post on 19-Oct-2020
7 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
EFEK PENGAPUNG KAIN PADA EFISIENSI DISTILASI
AIR ENERGI SURYA JENIS BERSEKAT
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian presyara tan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANTANASIUS TRI SULISTIYO
NIM: 165214042
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
FLOATING WICK EFFECT ON EFFICIENCY OF
PARTITION TYPE SOLAR STILL
FINAL PROJECT
As partial fullfilment of requirement
To obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By :
ANTANASIUS TRI SULISTIYO
STUDENT NUMBER : 165214042
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vii
ABSTRAK
Kebutuhan terhadap air minum terus meningkat setiap harinya. Namun sumber air
yang ada terkadang mengandung zat-zat yang berbahaya sehingga tidak layak
untuk dikonsumsi. Diperlukan alat yang dapat menjernihkan air yang
terkontaminasi. Alat distilasi air energi surya merupakan salah satu alternatif
untuk memperoleh air minum dari air yang terkontaminasi. Distilasi jenis bak dan
jenis absorber kain adalah alat distilasi yang sederhana, namun masih memiliki
nilai efisiensi yang rendah. Rendahnya efisiensi distilasi jenis ini disebabkan
karena proses penguapan yang lambat. Penelitian ini menggunakan alat distilasi
air energi surya jenis absorber kain bersekat. Ini merupakan penggabungan dari
kedua alat distilasi jenis bak dan jenis kain. Penelitian dilakukan secara
eksperimental dengan skala laboratorium, panas matahari digantikan dengan
lampu pemanas. Variasi penelitian yang dilakukan adalah luas kain sebagai
absorber, jenis absorber, dan jumlah massa air. Variasi pertama memvariasikan
luas absorber kain, dengan luas 0 m2 (tanpa pengapung), 0,12 m
2 (3 pengapung),
dan 0,24 m2 (6 pengapung). Variasi kedua menggunakan jenis absorber kayu
dengan ketebalan 0,8 cm, 2,8 cm, dan jenis absorber kayu tebal 0,8 cm dengan
plat aluminium. Variasi ketiga membandingkan jumlah massa air pada tiap sekat
sebanyak 250 gram dan 520 gram . Hasil terbaik diperoleh pada variasi luas
absorber 0,24m2 dengan hasil sebanyak 0,48 l/(jam.m
2)dengan efisiensi sebesar
77%. Pada variasi jenis absorber hasil terbaik diperoleh pada variasi jenis
absorber kayu dengan ketebalan 0,8 cm sebesar 0,48 l/(jam.m2) dan efisiensi 77%.
Pada variasi volume air, jumlah massa air menunjukan nilai terbaik baik pada
konvensional maupun distilasi yang divariasikan dengan 6 pengapung. Hasil pada
distilasi sebanyak 0,42 l/(jam.m2) dengan efisiensi sebesar 67 % dan 0,48
l/(jam.m2) dengan nilai efisiensi sebesar 77%.
Kata Kunci : distilasi, efisiensi, absorber kain, jumlah massa air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
viii
ABSTRACT
The need for drinking water continues to increase every day. However, existing
water sources sometimes contain substances that are dangerous so it is not suitable
for consumption. Tools that can purify contaminated water are needed. Solar
energy water distillation is an alternative to get drinking water from contaminated
water. The tub type distillation and the fabric absorber type are simple distillation
devices, but still have low efficiency values. The low efficiency of this type of
distillation is due to the slow evaporation process. This research uses a solar
energy absorber type distillation device. This is a combination of both the tub type
and fabric type distillation devices. The study was carried out experimentally with
a laboratory scale, solar heat replaced by heating lamps. Variations of research
conducted are the area of the fabric as an absorber, type of absorber, and the
amount of mass of water. The first variation varies the area of the fabric absorber,
with an area of 0 m2 (without float), 0.12 m2 (3 floats), and 0.24 m2 (6 floats).
The second variation uses a type of wood absorber with a thickness of 0.8 cm, 2.8
cm, and a type of wood absorber with a thickness of 0.8 cm with an aluminum
plate. The third variation compares the mass of water in each bulkhead of 250
grams and 520 grams. The best results were obtained in the variation of 0.24m2
absorber area with a yield of 0,48 l/(hour.m2) with an efficiency of 77%. In the
variation of absorber types the best results were obtained in variations in the type
of wood absorber with a thickness of 0.8 cm by 0,48 l/(hour.m2) and an efficiency
of 77%. In the variation of water volume, the amount of water mass shows the
best value in both conventional and distillation which is varied with 6 floats. The
results of distillation were 0,48 l/(hour.m2) with an efficiency of 67% and 0,48
l/(hour.m2) with an efficiency value of 77%.
Keyword : distillation, efficiency, evaporation, fabric absorber, amount of water
mass
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan karunia yang telah dilimpahkan-Nya kepada penulis sehingga penulis
dapat menyelsaikan skripsi ini dengan baik dan tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Univertas Sanata
Dharma, untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin.
Penulisan Skripsi ini dapat berjalan baik tidak lain juga karena berkat,
bimbingan, nasihat, motivasi, dan doa yan diberikan oleh banyak pihak kepada
penulis. Oleh karena itu, dengan segala hormat dan kerendahan hati, penulis
mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
3. Ir. F. A. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing skripsi.
4. Wibowo Kusbandono S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Ir. Rines, M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi, Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma
6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
7. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta atas kerjasama diberikan kepada penulis selama
menempuh perkuliahan.
8. Kedua orang tua penulis, Paulus Semi dan Cicilia Sri Suharni yang telah
memberi bantuan semangat, motivasi dan doa kepada penulis.
9. Anik Yulianik dan Viknensia Dina Pranatalia, selaku kakak penulis yang telah
memberi bantuan semangat, motivasi dan doa kepada penulis.
10. Teman- teman seperjuangan tugas akhir energi surya yang telah berjuang
Bersama hingga akhir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL. ............................................................................................. i
TITLE PAGE…... ................................................................................................. ii
LEMBAR PERSETUJUAN. ............................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN. ................................................................................ iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR. .............................. v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI. ........................... vi
ABSTRAK………. .............................................................................................. vii
ABSTRACT..….. ................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR. ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI……. ................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR. ......................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL. ............................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN. ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang. ....................................................................................... 1
1.2 Identifikasi Masalah. .............................................................................. 2
1.3 Rumusan Masalah. ................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah. .................................................................................... 3
1.5 Tujuan Penelitian. ................................................................................... 3
1.6 Manfaat Penelitian. ................................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan. ......................................................... 4
2.2 Landasan Teori. ...................................................................................... 5
2.3 Kerangka Penelitian. ............................................................................... 9
2.4 Hipotesis. .............................................................................................. 10
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 11
3.1 Skema dan Spesifikasi Alat. ................................................................. 11
3.2 Parameter yang Divariasikan. ............................................................... 12
3.3 Langkah Analisis. ................................................................................. 13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xii
3.4 Variabel yang Diukur. .......................................................................... 13
3.5 Peralatan Pendukung Pengambilan Data. ............................................. 14
3.6 Langkah penelitian. .............................................................................. 14
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 16
4.1 Data Penelitian. ..................................................................................... 16
4.2 Hasil Perhitungan. ................................................................................ 20
4.3 Pembahasan .......................................................................................... 24
4.3.1 Efek Luas Absorber Kain Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi. ... 24
4.3.2 Efek Jenis Absorber Terhadap Unjuk Kerja Alat distilasi. ............ 30
4.3.1 Efek Jumlah Massa Air Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi. ...... 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 43
5.1 Keimpulan. ........................................................................................... 43
5.2 Saran…... .............................................................................................. 43
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 44
LAMPIRAN……. ................................................................................................ 46
Lampiran 1 Foto Alat Penelitian. ..................................................................... 46
Lampiran 2 Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh. ..................................................... 47
Lampiran 3 Tabel Sifat Air (Cair Jenuh). ......................................................... 48
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Alat distilasi air energi surya jenis bak. ..................................... 5
Gambar 2.2 Aat distilasi air energi surya jenis absorber kain. ..................... 6
Gambar 2.3 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat. ............. 9
Gambar 2.4 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat
dengan variasi pengapung. ....................................................... 10
Gambar 3.1 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain
bersekat. ................................................................................... 11
Gambar 3.2 Skema pengapung kain. ........................................................... 12
Gambar 4.1 Efisiensi air distilasi variasi luas absorber. ............................. 24
Gambar 4.2 Hasil air distilasi variasi luas absorber. ................................... 25
Gambar 4.3 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi luas
absorber. .................................................................................. 27
Gambar 4.4 Temperatur absorber pada variasi luas absorber. ................... 28
Gambar 4.5 Temperatur kaca pada variasi luas absorber. .......................... 28
Gambar 4.6 Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi luas
absorber. .................................................................................. 29
Gambar 4.7 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi luas absorber. .................. 30
Gambar 4.8 Efisiensi air distilasi Variasi Jenis Absorber. ......................... 31
Gambar 4.9 Hasil air distilasi Variasi Jenis Absorber. ............................... 32
Gambar 4.10 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada Variasi Jenis
Absorber................................................................................... 33
Gambar 4.11 Temperatur absorber pada Variasi Jenis Absorber. ............... 34
Gambar 4.12 Nilai energi penguapan rata-rata pada Variasi Jenis
Absorber................................................................................... 35
Gambar 4.13 Nilai qkonveksi rata-rata pada Variasi Jenis Absorber. .............. 36
Gambar 4.14 Efisiensi air distilasi variasi jumlah massa air. ........................ 37
Gambar 4.15 Hasil air distilasi variasi jumlah massa air............................... 38
Gambar 4.16 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi Jumlah
massa air. ................................................................................. 39
Gambar 4.17 Temperatur absorber pada variasi Jumlah massa air. .............. 40
Gambar 4.18 Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi Jumlah
massa air. ................................................................................. 41
Gambar 4.19 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi Jumlah massa air. ............. 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung)
dengan massa air 250 gram. ......................................................... 16
Tabel 4.2 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung)
massa air 520 gram. ...................................................................... 17
Tabel 4.3 Data penelitian variasi 3 pengapung dengan
massa air 250 ml. .......................................................................... 17
Tabel 4.4 Data penelitian variasi 6 pengapung dengan
massa air 520 gram. ...................................................................... 18
Tabel 4.5 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan
plat aluminium dengan massa air 250 gram. ................................ 18
Tabel 4.6 Data penelitian variasi 6 pengapung dan variasi jenis
kayu tebal 0,8 cm dengan jumlah massa air 250 gram. ................ 19
Tabel 4.7 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan
jumlah massa air 250 gram. .......................................................... 19
Tabel 4.8 Hasil perhitungan distilasi konvensional massa
air 250 gram. ................................................................................ 20
Tabel 4.9 Hasil perhitungan distilasi konvensional massa
air 520 gram. ................................................................................ 20
Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi 3 pengapung dengan
massa air 250 gram. ...................................................................... 21
Tabel 4.11 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dengan
massa air 520 gram. ...................................................................... 21
Tabel 4.12 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan
plat aluminium dengan massa air 250 gram. ............................... 22
Tabel 4.13 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dan variasi jenis
kayu tebal 0,8 cm dengan massa air 250 gram. ............................ 22
Tabel 4.14 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan
massa air 250 gram. ...................................................................... 23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan hal yang paling penting bagi kehidupan saat ini. Setiap hari
kita membutuhkan air bersih untuk minum, memasak, mandi, mencuci dan
sebagainya. Menurut Sekretaris Jenderal PBB Antonio Guterres (2017)
mengangkat isu tentang air bersih dihadapan para anggota Dewan keamanan PBB,
menyebutan pada tahun 2050 permintaan terhadap air bersih diproyeksikan
meningkat sebanyak lebih dari 40%. Dijelaskan bahwa saat itu, setidaknya
seperempat populasi dunia akan hidup di negara-negara dengan krisis air bersih
yang sangat kronis.
Air bersih membuat kita terhindar dari berbagai penyakit. Namun air yang
ada seringkali tidak layak untuk konsumsi karena air tersebut sudah
terkontaminasi zat-zat yang berbahaya jika dikonsumsi secara langsung. Untuk
menghilangkat zat-zat tersebut perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Salah
satu solusi yang ada yaitu dengan distilasi air energi surya.
Distilasi air energi surya ini cocok diterapkan di Indonesia karena memiliki
iklim tropis dengan potensi energi surya yang besar. Distilasi air energi surya
adalah alat yang pada dasarnya memiliki prinsip kerja penguapan dan
pengembunan. Distilasi sendiri seperti alat penyuling biasanya yaitu memisahkan
air dengan kotoran yang ada, sehingga air yang dihasilkan menjadi layak untuk
dikonsumsi. Distilasi air energi surya umumnya terdiri dari bak distilasi dengan
kaca transparan yang berfungsi sebagai tempat masuknya energi surya sekaligus
tempat pengembunan uap air. Proses penguapan dan pengembunan terjadi di satu
tempat yaitu di bak distilasi. Pada prakteknya distilasi air energi surya masih
memiliki masalah yaitu masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi alat distilasi air energi surya
diantaranya efektifitas penguapan, jumlah massa air yang dipanasi pada suatu saat
dan faktor luar lainnya adalah jumlah massa air di sekitar absorber. Melihat faktor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
2
tersebut dibuatlah alat distilasi yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi
distilasi air energi surya.
Distilais air energi surya jenis absorber kain bersekat adalah salah satu jenis
distilasi yang ada, namun efisiensi yang dihasilkan jenis ini masih rendah.
Efisiensi yang rendah ini terjadi akibat jumlah massa air yang cukup banyak pada
saat pemanasan, hal tersebut mengakibatkan proses penguapan menjadi lambat.
Maka pada penelitian ini akan ditambahkan pengapung kain yang akan membantu
proses penguapan distilasi energi surya. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan
proses penguapan. Penguapan tersebut meningkat karena jumlah massa air yang
dipanasi pada satu saat sedikit. Dalam penelitian ini juga menggunakan variasi
jenis absorber untuk memaksimalkan efisiensi distilasi energi surya.
1.2 Identifikasi Masalah
Dijelaskan pada latar belakang bahwa efisiensi distilasi masih rendah, salah
satu faktor yang mempengaruhi adalah jumlah massa air pada distilasi kain
bersekat terlalu besar. Ini berdampak pada proses penguapan. Penguapan
merupakan salah satu proses dari distilasi energi surya. Pada penelitian ini akan
digunakan pengapung kain untuk membantu proses penguapan. Penggunaan
pengapung menyebabkan jumlah massa air yang dipanasi pada suatu saat menjadi
lebih sedikit.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, perumusan masalah pada penelitian ini
adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana efek luas absorber terhadap efisiensi distilasi?
2. Bagaimana efek jenis absorber kain terhadap efisiensi distilasi?
3. Bagaimana efek jumlah massa air tiap sekat pada absorber terhadap
efisiensi distilasi?
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
3
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Pengambilan data dilakukan selama 2 jam menggunakan lampu pemanas
dan dilakukan di dalam ruangan. Energi panas yang diterima absorber dari
lampu pemanas diasumsikan merata dan konstan.
2. Temperatur absorber, dan kaca diasumsikan merata.
3. Pengapung kayu dan plat aluminium diselimuti kain.
4. Luasan alat distilasi air jenis absorber kain bersekat adalah 0,40 m2,
terbuat dari multipleks dengan tebal 12 mm, terdapat 6 buah sekat.
1.5 Tujuan Penelitian
1. Menganalisis efek luas absorber terhadap efisiensi distilasi.
2. Menganalisis efek jenis absorber kain terhadap efisiensi distilasi.
3. Menganalisis efek jumlah massa air absorber terhadap efisiensi distilasi.
1.6 Manfaat Penelitian
1. Didapatkan alat distilasi air jenis absorber kain bersekat yang dapat
dikembangkan agar dapat diterapkan pada masyarakat.
2. Berkontribusi dalam kasanah ilmu pengetahuan terutama tentang penjernih
air tenaga surya, yang dapat ditempatkan di Perpustakaan atau
dipublikasaikan pada kalayak ramai.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Salah satu penelitian yang pernah dilakukan yaitu menggunakan multi
lereng kaca dan bak absorber terbuat dari kaca transparan. Lereng kaca
dihadapkan ke arah barat dan timur. Pengambilan data ini juga membandingkan
antara variasi pengapung kain goni dan kain katun, kain digantung sehingga hanya
bagian ujung yang menyentuh air. (Piyush, dkk, 2017). Pada penelitian tersebut,
variasi dengan pengapung kain katun memperoleh hasil paling baik dengan hasil
air distilasi sebanyak 9012 ml / hari atau 4,5 kg/m2
dengan efisiensi sebesar 23%.
Penelitian selanjutnya masih secara teoritis dengan memvariasikan distilasi
bak energi surya dengan variasi lereng ganda. Lereng kaca diarahkan ke utara dan
selatan untuk memperoleh energi surya yang maksimal setiap harinya. Penelitian
ini juga membandingkan variasi 6 jenis pengapung absorber yaitu, kain perca,
katun hitam, aluminium, spons, kain goni, dan potongan sabut. (Kalidasa
Murugavel dan K. Srithar, 2010). Pada hasil melalui perhitungan secara teoritis,
kain katun hitam akan memiliki efisiensi yang paling baik.
Penelitian lainnya yaitu distilasi air energi surya jenis bak dengan
menggunakan kain katun hitam berisi pasir, pasir tersebut akan berfungsi sebagai
penyimpan panas ketika distilasi tidak mendapat energi surya. Pengambilan data
juga membandingkan volume air pada bak distilasi sebanyak 30 kg dan 40 kg.
Hasil penelitian tersebut memberikan hasil efisiensi sebesar 28,96% dan 31,31%
untuk masing-masing volume air. (Dumka, dkk, 2019).
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi efisiensi distilasi air energi surya
diantaranya, material absorber ini dapat berpengaruh terhadap temperatur dan
hasil yang dicapai (Mohan, dkk, 2017). Kemiringan kaca pada alat distilasi juga
merupakan faktor penting (Grag dan Mann, 1977). Dilihat dari penelitian yang
ada banyak penelitian menggunakan variasi pengapung kain. Hal tersebut
bertujuan agar nilai kapilaritas membantu menaikkan air kebagian yang terkena
panas. umumnya bagian yang terkena panas ini, dapat menguap lebih cepat karena
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
5
menampung massa air yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan massa air
yang tertampung di dalam bak distilasi.
2.2 Landasan Teori
Distilasi adalah teknologi penyulingan air untuk mendapatkan air tawar dari
air kotor atau dari air laut (Linsley dan Franzini, 1995). Distilasi merupakan
metode untuk memenuhi kebutuhan manusia akan air bersih yang layak konsumsi
(Velmurugan & Srithar, 2007). Distilasi sendiri merupakan solusi alternatif yang
ramah lingkungan dan memanfaatkan energi yang tidak akan habis yaitu energi
surya.
Alat distilasi air energi surya merupakan salah satu cara untuk memenuhi
kebutuhan masyarakat akan air bersih terutama untuk daerah-daerah terpencil.
Prinsip kerja sederhana dari distilasi air energi surya (Gambar 2.1). Air kotor
diletakan pada bak absorber di bawah kaca tembus pandang pada jarak tertentu.
Energi surya akan menembus kaca dan memanasi air. Air yang terpanasi akan
menguap dan menggembun pada kaca. Embun akan mengalir ke bak
penampungan hasil air distilasi.
Gambar 2.1 Alat distilasi air energi surya jenis bak
Distilasi air energi surya jenis bak (Gambar 2.1), dan distilasi air energi
surya jenis absorber kain (Gambar 2.2). Kedua jenis distilasi ini merupakan jenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
6
distilasi air energi surya yang sering digunakan untuk memperoleh air yang layak
konsumsi dari air yang terkontaminasi. Pada alat distilasi air energi surya jenis
bak tidak diperlukan pengaturan laju aliran air masukan. Kelemahan dari jenis bak
ini adalah kontruksi dinding yang tinggi, dan absorber dalam posisi yang tidak
sejajar dengan penutup kaca. Kondisi ini dapat menimbulkan efek bayangan pada
rentang waktu tertentu, sehingga luas permukaan yang terpapar energi surya akan
berkurang (Sodha et al., 1981). Keunggulan pada alat distilasi air energi surya
jenis absorber kain kontruksi dinding yang rendah, dan posisi absorber yang
sejajar dengan kemiringan kaca penutup. Hal tersebut dapat meminimalisir
kerugian yang ditimbulkan oleh bayangan selama waktu pemanasan. Menurut
Bhattacharyya, 2017. Alat distilasi jenis absorber kain lebih efektif dibandingkan
jenis bak. Hal ini disebabkan jumlah massa air per satuan luas absorber jauh lebih
rendah dibandingkan jenis bak.
Gambar 2.2 Alat distilasi air energi surya jenis absorber kain
Penguapan dan pengembunan merupakan faktor penting dari distilasi air
energi surya. Penguapan merupakan perpindahan panas dan massa yang terjadi
karena ikatan molekul permukaan air yang melemah akan terlepas ke lingkungan.
Sedangkan pengembunan adalah perubahan fase dari uap air menjadi embun
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
7
(kondensat). Pada alat distilasi, masalah yang sering muncul yaitu rendahnya
penguapan dan pengembunan yang terjadi. Untuk meningkatkan keduanya perlu
dilakukan modifikasi pada alat distilasi. Pengembunan dapat ditingkatkan dengan
menurunkan temperatur kaca. Penurunan temperatur kaca dapat dilakukan
menggunakan air atau udara. Untuk meningkatkan penguapan, dapat dilakukan
dengan menaikan temperatur fluida cair, dan memperluas luasan permukaan
fluida cair.
Pada alat distilasi, absorber kain dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan
proses penguapan. Kain absorber menggunakan bahan yang mudah menyerap air
dan merambatkan air seperti pipa kapiler keseluruh bagian kain. Kapilaritas
adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair melalui celah sempit ketika
dimasukkan sebagian ke dalam zat cair ( Anonim, 2016). Prinsip dari kapilaritas
sendiri zat cair naik ke pipa kapiler, dikarenakan adanya tegangan permukaan
pada dinding-dinding pipa yang bekerja kearah atas. Selain sifat kapilaritas ada
sifat lainnya yang harus dimiliki oleh absorber yaitu absorptivitas. Absorptivitas
merupakan kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi panas. Untuk
memperbesar absortivitas, absorber diberi warna hitam. Warna hitam memiliki
nilai absortivitas sebesar 0,97 (Cengel, 2000). Dengan melkukan modifikasi pada
absorber kain diharapkan dapat meningkatkan laju penguapan.
Efisiensi alat distilasi (η) merupakan perbandingan antara jumlah energi
panas yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi panas
yang datang selama waktu pemanasan (Arismunandar, 1995).
η
(1)
dengan m adalah hasil air distilasi (kg), hfg adalah panas laten air (kJ/kg), AC
adalah luasan alat distilasi (m2), G adalah energi panas yang datang (W/m
2) dan dt
adalah waktu selama pemanasan (detik).
Adanya energi panas yang hilang melalui sisi absorber. Maka
keseimbangan energi pada air (Jansen, 1985) menghasilkan :
qtot = quap + qkonv + qrad
(W/m2)
(2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
8
Sebagian energi panas dari absorber akan dipindahkan ke kaca dengan cara
konveksi, radiasi, dan penguapan. Proses perpindahan secara konveksi dapat
dihitung dengan persamaan (Arismunandar, 1995).
(
)
(W/m2) (3)
dengan Ta adalah temperatur absorber (K), Tc adalah temperatur kaca (K), Pw, dan
Pc adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air, dan kaca (N/m2). Sementara
itu, energi radiasi dari kaca ke lingkungan dihitung dengan persamaan :
(
) (W/m2) (4)
dengan adalah konstanta Stefan Boltzmann (5,67 x 10-8 W/(m2.K4)), adalah
nilai emisivitas air (0,96). Energi untuk penguapan (quap) dapat dihitung dengan
persamaan :
( )
( ) (W/m2) (5)
Hasil air distilasi dapat dihitung berdasarkan nilai yang diperoleh dari energi
penguapan (quap). Laju distilasi (muap) dapat dicari dengan hubungan :
(kg/s) (6)
Energi yang digunakan selama proses pemanasan (qc) dapat dihitung
menggunakan persamaan (7) :
(kJ/s) (7)
dengan mc adalah laju aliran massa air (kg/s), Cp adalah kalor spesifik air pada
tekanan konstan (kJ/kg°C), dan ΔT merupakan selisih temperatur air sebelum
pemanasan dengan setelah pemanasan (°C).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
9
2.3 Kerangka Penelitian
Alat distilasi yang digunakan pada penelitian ini adalah distilasi air energi
surya jenis absorber kain bersekat. Alat distilasi ini memadukan antara alat
distilasi jensi bak, dan jenis absorber kain. Ditambahkannya sekat agar air yang
tertampung pada sekat terpanasi secara optimal. Untuk memperoleh efisiensi, dan
hasil terbaik dari penelitian distilasi jenis absorber kain bersekat, divariasikan
pada luas absorber. Air yang diserap kain menyebabkan jumlah massa air per
satuan luas absorber menjadi kecil. Hal tersebut akan meningkatkan efisiensi dari
alat distilasi.
Selain faktor luas absorber, jenis absorber yang digunakan akan
mempengaruhi efisiensi yang dihasilkan. Penelitian ini menggunakan absorber
dengan sifat kapilaritas dan absorptivitas yang lebih baik. sehingga meningkatkan
keefektifitasan pada proses penguapan.
Gambar 2.3 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
10
Gambar 2.4 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat dengan variasi
pengapung
Faktor lainnya yaitu jumlah massa air pada tiap sekat. Gambar 2.3
menggabarkan jumlah massa air yang dipanaskan memiliki massa air yang besar,
sehingga membutuh waktu yang cukup lama untuk memanaskan air yang
tertampung pada tiap sekat. Gambar 2.4 menggambarkan massa air yang ada pada
tiap sekat dengan massa air yang tertampung pada pengapung berkain.
2.4 Hipotesis
1. Semakin luas absorber kain yang digunakan akan meningkatkan efisiensi
distilasi.
2. Sifat kapilaritas dan absorptivitas mempengaruhi penguapan.
3. Jumlah massa air di sekitar kain berpengaruh terhadap efisiensi distilasi
air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
11
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema dan Spesifikasi Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini merupakan distilasi air energi surya
jenis absorber kain bersekat. Distilasi pada penelitian ini terbuat dari multipleks,
dengan ukuran 73 cm x 55 cm dan ketebalan 3,6 cm. Absorber terbuat dari
aluminium dengan ukuran 69 cm x 51 cm. pada plat aluminium dilapisi karet
hitam dengan ketebalan 3 mm yang berfungsi sebagai isolator. Dinding absorber
terbuat dari multipeks setebal 3 cm, pada bagian dalam, dan luar dinding dilapisi
karet hitam setebal 3 mm. sekat terbuat dari plat aluminium yang dibentuk siku-
siku sejumlah 6 buah. Sekat ditempatkan pada absorber dengan jarak antarsekat
yaitu 11,6 cm, dan tinggi sekat 2,5 cm. Kaca transparan memiiki ketebalan 3 mm.
Gambar 3.1 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
12
Model distilasi yang digunakan pada penelitian ini (Gambar 3.1) terdiri
dari : (1) kaca, (2) saluran air masuk, (3) lampu, (4) kerangka pendukung, (5)
sekat, (6) absorber, dan (7) penampung air hasil.
Gambar 3.2. Skema pengapung kain
Penelitian ini menggunakan pengapung kain sebagai variasinya (Gambar
3.2). Ukuran pengapung yang digunakan adalah 50 cm x 8 cm. Jenis absorber
kain yang divariasikan adalah jenis absorber kayu dengan ketebalan 0,8 cm, 2,8
cm, dan jenis absorber kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium. Jumlah massa
air yang dipanasi pada suatu saat dipresentasikan dengan memvariasikan luas
absorber kain, konvensional memanasi air sebesar 0 gram (tanpa pengapung),
0,12 m2 memanasi air sebesar 140 gram (3 pengapung), dan 0,24 m
2 memanasi air
sebesar 280 gram (6 pengapung).
Pengambilan data dilakukan di dalam ruangan dengan bantuan lampu
pemanas. Daya lampu sebesar 375 W dan lampu dipasang sebanyak 6 buah.
Lampu diposisikan 50 cm di atas penutup kaca dengan dipasang pada rangka besi
yang diposisikan sejajar dengan kemiringan absorber.
3.2 Parameter yang divariasikan
Pada penelitian ini terdapat beberapa parameter yang akan divariasikan,
diantaranya sebagai berikut:
1. Variasi luas absorber kain (konvensional atau tanpa pengapung, 0,12 m2
atau 3 pengapung, 0,24 m2.atau 6 pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
13
2. Variasi jenis absorber kain (pengapung kayu tebal 0,8 cm, pengapung
kayu tebal 2,8 cm dan pengapung kayu tebal 0,8 cm dengan plat
aluminium).
3. Variasi jumlah massa air yang tertampung pada tiap sekat 250 gram (250
ml) dan 520 gram (520 ml).
3.3 Langkah Analisis
Penelitian ini akan menganalisis efek variasi luas absorber kain, variasi
jenis absorber kain dan variasi jumlah massa air. Secara rinci, analisis yang
dilakukan dibagi dalam tiga kelompok sebagai berikut :
1. Untuk mengalisi efek variasi luas absorber kain dengan memvariasikan
jumlah pengapung kain, konvensional (tanpa pengapung), 3 buah
pengapung kain, dan 6 buah pengapung kain. Massa air yang digunakan
sebanyak 250 gram pada setiap sekat.
2. Untuk menganalisa efek variasi jenis absorber kain, digunakan jenis
pengapung kayu tebal 0,8 cm, pengapung kayu tebal 2,8 cm dan
pengapung kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium.
3. Untuk mengalisi efek variasi jumlah massa air membandingkan distilasi
konvensional dan variasi 6 buah pengapung kain. Perbandingan antara
jumlah massa air yang digunakan pada penelitian ini (variasi massa air 250
gram dan 520 gram).
3.4 Variabel yang Diukur
Pada penelitian ini terdapat beberapa variable yang di ukur, diantaranya
sebagai berikut:
1. Temperatur kaca transparan , Tc (°C)
2. Temperatur absorber, Ta (°C)
3. Volume air yang dihasilkan, hasil (ml)
4. Jumlah energi surya yang datang, G (watt/m2)
5. Lama waktu pengambilan data, t (detik)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
14
3.5 Peralatan Pendukung Pengambilan Data
Pada penelitian ini, digunakan beberapa peralatan untuk mendukung proses
pengambilan data di antaranya :
1. Mikrokontroler Arduino, aplikasi software yang digunakan untuk
memonitor dan merekam pembacaan sensor-sensor yang digunakan pada
penelitian.
2. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS), untuk mengukur
temperatur di beberapa titik alat penelitian.
3. Sensor Level, untuk mengukur ketinggian air hasil distilasi dalam wadah
penampung.
4. Solarmeter, untuk mengukur intensitas energi lampu pemanas.
3.6 Langkah Penelitian
Penelitian diawali dengan pembuatan alat distilasi energi surya jenis
absorber kain bersekat, dan berakhir pada analisis data. Secara rinci, langkah-
langkah penelitian adalah sebagai berikut :
1. Mempersiapkan alat distilasi jenis absorber kain bersekat sesuai dengan
Gambar 3.1 beserta lampu pemanas.
2. Melakukan pengambilan data untuk setiap variasi yang dilakukan yaitu :
a) Variasi luas absorber kain (konvensional atau tanpa pengapung, 0,12
m2
atau 3 pengapung, 0,24 m2.atau 6 pengapung).
b) Variasi jenis absorber (pengapung kayu tebal 0,8 cm, pengapung kayu
tebal 2,8 cm dan pengapung kayu tebal 0,8 cm dengan plat
aluminium).
c) Variasi jumlah massa air yang tertampung pada tiap sekat (250 gram
dan 520 gram).
3. Pencatatan data dilakukan tiap 10 detik selama 2 jam dalam temperatur
ruangan. Data yang dicatat antara lain : temperatur absorber (Ta),
temperatur kaca transparan (Tc), energi surya (lampu pemanas) yang
diterima alat (G), dan jumlah air yang dihasilkan (ml).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
15
4. Sebelum melakukan pengambilan data untuk setiap variasi, kondisi alat
distilasi harus diperiksa dan sisa embun pada kaca transparan harus
dibersihkan. Bagian yang perlu diperiksa sebelum melakukan
pengambilan data adalah bagian bak absorber, sisi-sisi dinding alat
distilasi, dan sisi-sisi kaca transparan. Pemeriksaan ini untuk memastikan
tidak adanya kebocoran, bagian lain yang perlu diperiksa adalah sensor,
pemeriksaan ini untuk memastikan sensor tidak rusak.
5. Melakukan pengolahan, dan analisis data menggunakan persamaan (1)
sampai (7).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
16
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Berikut ini, dipaparkan hasil pengambilan data yang dilakukan selama 2 jam
menggunakan lampu pemanas dalam ruangan. Data tersebut dicatat menggunakan
sensor tiap 10 detik selama pengambilan data. Selanjutnya, data yang tercatat
dalam sensor diambil nilai rata-rata tiap 10 menit.
Data yang dicatat antara lain : Temperatur absorber (Ta), temperatur kaca
transparan (Tc), dan jumlah air yang dihasilkan (ml), Efisiensi alat distilasi (η),
panas laten air (hfg), Pw dan Pc adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air,
dan kaca, energi panas yang datang (G) berasal dari radiasi 6 buah lampu yang
digunakan, dan dianggap konstan.
Table 4.1 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung) dengan massa
air 250 gram
Menit ke Ta Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 35,8 33,9 0 400,46
20 47,4 39,1 0 400,46
30 54,3 41,5 0 400,46
40 58,6 43,3 3 400,46
50 61,6 44,2 35 400,46
60 63,7 45,0 47 400,46
70 65,3 45,8 71 400,46
80 66,5 46,4 121 400,46
90 67,6 46,8 196 400,46
100 68,4 47,4 235 400,46
110 69,2 47,9 267 400,46
120 69,7 48,2 336 400,46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
17
Table 4.2 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung) massa air 520
gram
Menit ke Ta Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 28,03 32,1 0 400,46
20 35,44 37,3 0 400,46
30 41,58 38,8 0 400,46
40 46,57 40,1 0 400,46
50 50,57 41,4 0 400,46
60 53,84 42,4 6 400,46
70 56,53 43,3 32 400,46
80 58,66 44,2 49 400,46
90 60,32 44,8 53 400,46
100 61,67 45,2 94 400,46
110 62,79 45,7 164 400,46
120 63,77 45,9 255 400,46
Tabel 4.3 Data penelitian variasi 3 pengapung dengan massa air 250 gram
Menit ke Ta Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 39,2 36,3 0 400,46
20 49,3 41,7 0 400,46
30 54,7 44,1 4 400,46
40 58,3 45,5 21 400,46
50 61,0 47,2 38 400,46
60 63,1 48,1 49 400,46
70 64,5 49,0 83 400,46
80 65,3 49,6 153 400,46
90 65,9 50,0 190 400,46
100 66,4 50,5 219 400,46
110 67,1 50,7 257 400,46
120 67,5 51,0 336 400,46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
18
Tabel 4.4 Data penelitian variasi 6 pengapung dengan massa air 520 gram
Menit ke
Ta
Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 41,93 36,7 0 400,46
20 52,51 41,6 7 400,46
30 56,38 43,1 25 400,46
40 58,95 44,2 38 400,46
50 61,51 45,4 38 400,46
60 63,43 46,3 55 400,46
70 64,80 47,3 88 400,46
80 66,02 47,9 122 400,46
90 66,99 48,4 184 400,46
100 67,85 48,8 220 400,46
110 68,48 49,2 246 400,46
120 68,92 49,5 317 400,46
Tabel 4.5 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium
dengan massa air 250 gram
Menit ke Ta Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 39,1 35,9 0 400,46
20 48,1 41,2 0 400,46
30 52,4 43,8 0 400,46
40 55,5 45,4 15 400,46
50 57,9 47,0 33 400,46
60 59,6 47,1 35 400,46
70 60,9 48,4 62 400,46
80 61,9 48,2 83 400,46
90 62,9 47,5 174 400,46
100 63,4 47,7 245 400,46
110 64,1 48,1 272 400,46
120 64,6 48,4 313 400,46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
19
Tabel 4.6 Data penelitian variasi 6 pengapung dan variasi jenis kayu tebal 0,8 cm
dengan massa air 250 gram
Menit ke
Ta
Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 42,9 38,1 0 400,46
20 54,0 43,8 2 400,46
30 58,4 45,7 22 400,46
40 61,8 47,1 34 400,46
50 64,1 48,2 47 400,46
60 65,7 48,8 85 400,46
70 66,8 49,0 161 400,46
80 67,4 49,6 200 400,46
90 68,3 50,2 232 400,46
100 68,4 50,5 279 400,46
110 68,8 50,7 354 400,46
120 69,8 50,9 384 400,46
Tabel 4.7 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan massa air 250
gram
Menit ke
Ta
Tc Hasil
(ml)
Nilai
G lampu
(W/m2) (°C)
10 45,9 38,1 0 400,46
20 57,4 42,9 0 400,46
30 60,5 44,3 4 400,46
40 62,3 45,2 24 400,46
50 63,7 46,0 28 400,46
60 64,7 46,5 43 400,46
70 65,6 46,8 76 400,46
80 66,2 47,1 139 400,46
90 66,8 47,4 169 400,46
100 67,5 47,9 190 400,46
110 68,1 48,4 216 400,46
120 68,5 48,4 332 400,46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
20
4.2 Hasil Perhitungan
Berdasarkan data-data yang sudah dipaparkan sebelumnya, dilakukan
perhitungan dengan menggunakan persamaan (1) hingga persamaan (7), Secara
rinci, hasil perhitungan tersebut adalah sebagai berikut :
Table 4.8 Hasil perhitungan distilasi konvensional (tanpa pengapung) massa air
250 gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 1,9 5552 5054 2416,3 0,0 0,0 11,2 400,46 0,00 0
20 8,3 10260 6588 2388,4 0,0 0,0 53,9 400,46 0,00 0
30 12,8 14755 7503 2371,7 0,0 0,0 86,4 400,46 0,00 0
40 15,4 18380 8219 2361,1 1,1 11,7 107,0 400,46 0,01 2
50 17,4 21265 8643 2353,9 11,6 137,4 123,2 400,46 0,09 17
60 18,7 23535 9039 2348,7 14 ,6 184,4 133,9 400,46 0,12 19
70 19,5 25425 9432 2344,7 20,9 279,2 141,4 400,46 0,18 24
80 20,1 26891 9742 2341,7 33,9 471,0 147,0 400,46 0,30 36
90 20,7 28223 9942 2339,1 53,2 762,9 152,8 400,46 0,49 52
100 21,0 29327 10249 2337,1 61,9 914,5 155,8 400,46 0,59 56
110 21,3 30343 10507 2335,2 68,6 1038,9 158,8 400,46 0,67 58
120 21,6 31158 10680 2333,7 84,6 1306,3 161,5 400,46 0,84 67
Table 4.9 Hasil perhitungan distilasi konvensional (tanpa pengapung) massa air
520 gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 -4,1 3822 4627 2434,7 0,0 0,0 -23,1 400,46 0,00 0
20 -1,8 5463 5995 2417,1 0,0 0,0 -11,0 400,46 0,00 0
30 2,8 7517 6489 2402,4 0,0 0,0 17,5 400,46 0,00 0
40 6,4 9810 6969 2390,4 0,0 0,0 41,5 400,46 0,00 0
50 9,1 12131 7461 2380,8 0,0 0,0 60,5 400,46 0,00 0
60 11,4 14395 7850 2372,8 2,7 25,5 77,4 400,46 0,02 3
70 13,3 16523 8221 2366,3 12,5 127,5 91,2 400,46 0,08 11
80 14,5 18402 8625 2361,1 17,5 192,0 101,1 400,46 0,12 15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
21
Table 4.9 Hasil perhitungan distilasi konvensional (tanpa pengapung) massa air
520 gram.(lanjutan)
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
90 15,5 19980 8926 2357,0 18,1 209,6 109,4 400,46 0,13 14
100 16,5 21344 9107 2353,7 30,5 367,8 117,1 400,46 0,23 22
110 17,1 22540 9341 2350,9 51,3 643,1 122,7 400,46 0,41 36
120 17,8 23622 9489 2348,5 77,4 998,1 128,3 400,46 0,64 51
Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi 3 pengapung dengan massa air 250 gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 2,9 6617 5705 2408,2 0,00 0 17,57 400,46 0,00 0
20 7,5 11332 7582 2383,9 0,00 0 49,83 400,46 0,00 0
30 10,5 15010 8619 2370,9 1,70 17 71,97 400,46 0,01 3
40 12,8 18078 9285 2361,9 7,39 83 89,55 400,46 0,05 13
50 13,9 20704 10141 2355,2 12,06 150 99,15 400,46 0,10 18
60 15,0 22853 10648 2350,2 14,32 190 108,62 400,46 0,12 19
70 15,5 24398 11158 2346,8 23,29 324 113,34 400,46 0,21 28
80 15,7 25390 11497 2344,8 41,70 599 116,13 400,46 0,38 46
90 15,9 26161 11769 2343,2 50,62 744 118,16 400,46 0,48 51
100 15,9 26795 12094 2341,9 56,88 854 118,70 400,46 0,55 52
110 16,4 27640 12234 2340,3 65,63 1004 122,55 400,46 0,64 56
120 16,5 28113 12382 2339,3 84,58 1310 123,93 400,46 0,84 67
Tabel 4.11 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dengan massa air 520 gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 5,3 7660 5817 2401,6 0,00 2402 33 400,46 0,00 0
20 10,9 13434 7538 2376,1 3,02 2376 73 400,46 0,02 8
30 13,3 16395 8152 2366,7 9,91 2367 91 400,46 0,06 20
40 14,8 18668 8639 2360,4 13,40 2360 103 400,46 0,09 23
50 16,1 21179 9198 2354,1 12,22 2354 115 400,46 0,09 18
60 17,1 23238 9683 2349,4 16,69 2349 123 400,46 0,14 22
70 17,5 24809 10179 2346,0 25,31 2346 128 400,46 0,22 30
80 18,1 26265 10538 2343,0 33,80 2343 133 400,46 0,31 37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
22
Tabel 4.11 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dengan massa air 520 gram
(lanjutan)
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
90 18,6 27481 10803 2340,6 49,28 2341 138 400,46 0,46 49
100 19,1 28587 11027 2338,4 57,20 2338 142 400,46 0,55 53
110 19,3 29427 11272 2336,9 62,57 2337 144 400,46 0,61 53
120 19,4 30016 11456 2335,8 79,41 2336 146 400,46 0,79 63
Tabel 4.12 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat
aluminium dengan massa air 250 gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 3,2 6595 5603 2408,4 0,00 0 19,32 400,46 0,00 0
20 6,9 10649 7367 2386,7 0,00 0 45,31 400,46 0,00 0
30 8,6 13324 8452 2376,4 0,00 0 58,04 400,46 0,00 0
40 10,2 15693 9196 2368,8 5,65 59 70,27 400,46 0,04 9
50 10,9 17681 10037 2363,0 11,29 129 76,56 400,46 0,08 16
60 12,5 19313 10087 2358,7 11,39 136 89,14 400,46 0,09 14
70 12,5 20577 10810 2355,5 19,07 242 90,10 400,46 0,15 21
80 13,7 21606 10692 2353,1 25,29 327 99,14 400,46 0,21 25
90 15,4 22623 10306 2350,7 52,40 683 111,13 400,46 0,44 46
100 15,7 23213 10430 2349,4 72,30 959 113,78 400,46 0,61 59
110 16,0 24023 10649 2347,7 78,39 1065 116,75 400,46 0,68 59
120 16,2 24572 10823 2346,5 88,56 1224 118,43 400,46 0,78 62
Tabel 4.13 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dan variasi jenis kayu tebal 0,8
cm dengan massa air 250 gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 4,8 8059 6258 2399,3 0,00 0 30,22 400,46 0,00 0
20 10,1 14493 8483 2372,5 0,97 9 69,05 400,46 0,01 3
30 12,6 18130 9374 2361,8 7,66 86 88,80 400,46 0,05 17
40 14,7 21429 10069 2353,5 10,49 132 105,43 400,46 0,08 20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
23
Tabel 4.13 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dan variasi jenis kayu tebal 0,8
cm dengan massa air 250 gram (lanjutan)
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2)
η
(%) (Pa) (W/m2)
50 15,9 23988 10674 2347,7 13,41 182 116,21 400,46 0,12 22
60 17,0 25928 11032 2343,7 23,33 333 124,99 400,46 0,21 34
70 17,8 27283 11185 2341,0 42,75 629 131,95 400,46 0,40 55
80 17,8 28041 11533 2339,5 51,81 781 132,77 400,46 0,50 60
90 18,1 29218 11903 2337,3 58,10 904 135,93 400,46 0,58 62
100 17,9 29290 12068 2337,1 69,54 1088 134,56 400,46 0,70 67
110 18,2 29903 12200 2336,0 86,90 1378 136,84 400,46 0,89 77
120 18,9 31243 12326 2333,6 91,86 1493 143,44 400,46 0,96 77
Tabel 4.14 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan massa air 250
gram
Menit
Ke
ΔT
(°C)
Pw Pc hfg
(kJ/kg)
qkonv quap qrad G md
(kg/m2
)
η
(%) (Pa) (W/m2)
10 7,8 9460 6269 2392,1 0,00 0 49,64 400,46 0,00 0
20 14,5 17241 8052 2364,2 0,00 0 100,01 400,46 0,00 00
30 16,2 20144 8706 2356,6 1,28 15 113,83 400,46 0,01 3
40 17,1 22032 9139 2352,1 7,54 93 121,89 400,46 0,06 14
50 17,7 23522 9496 2348,7 8,44 109 127,70 400,46 0,07 13
60 18,2 24668 9750 2346,3 12,57 167 132,25 400,46 0,11 17
70 18,8 25798 9947 2343,9 21,65 297 137,27 400,46 0,19 26
80 19,1 26535 10092 2342,4 38,88 544 140,25 400,46 0,35 42
90 19,4 27283 10269 2341,0 46,17 659 142,84 400,46 0,42 45
100 19,6 28110 10521 2339,3 50,67 740 144,98 400,46 0,47 45
110 19,7 28945 10814 2337,8 56,20 841 146,64 400,46 0,54 47
120 20,1 29451 10816 2336,8 85,70 1293 149,71 400,46 0,83 66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
24
4.3 Pembahasan
Setelah dilakukan pengambilan data dan dicari hasil perhitungannya maka
seluruh hasil perhitungan pada Tabel 4.8 sampai Tabel 4.15 kemudian akan
dipaparkan. Oleh karena itu, pada subbab ini pertama-tama menganalisis efisiensi
seluruh variasi yang dilakukan pada alat distilasi air energi surya jenis absorber
kain bersekat
4.3.1 Efek Luas Absorber Kain Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi
Gambar 4.1 Efisiensi air distilasi variasi luas absorber
Analisis pertama mengenai variasi luas absorber kain. Gambar 4.1
menunjukan bahwa efisiensi distilasi dengan luas absorber yang lebih luas,
menunjukan efisiensi yang lebih baik. Pada distilasi tanpa pengapung nilai
efisiensi sebesar 67%, pada variasi penambahan 3 pengapung atau luas absorber
0,12 m2 efisiensi sebesar 67%, tidak terjadi perubahan pada efisiensi yang dicapai.
Pada distilasi dengan variasi 6 buah pengapung atau luas absorber 0,24 m2
67% 67%
77%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Luas Absorber
Efi
sien
si (
%)
Konvensional (Tanpa Pengapung)Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
25
efisiensi menunjukan hasil yang paling optimal sebesar 77%. Menunjukan bahwa
penambahan jumlah pengapung kain pada tiap sekatnnya, akan menambah
efisiensi yang dihasilkan.
Penggunaan pengapung bertujuan untuk menambah luas absorber pada alat
distilasi air energi surya. Permukaan absorber kain akan menampung air akibat
efek kapilaritas kain. Air yang berada pada absorber akan berbeda pada tiap
variasinya itulah yang menyebabkan jumlah hasil setiap variasi berbeda. Hal
inilah yang menjadi dasar dari jumlah massa air yang dipanasi pada suatu saat.
Pada penelitian alat distilasi memiliki 6 buah sekat dengan setiap sekat berisi air
sebanyak 0,25 kg sehingga jumlah massa air total sebanyak 1,5 kg. Pada variasi
konvensional (tanpa pengapung) mempresentasikan massa air 1,5 kg, variasi 3
pengapung mempresentasikan massa air 1,36 kg, dan variasi 6 pengapung
mempresentasikan massa air 1,20 kg.
Gambar 4.2.Hasil air distilasi variasi luas absorber
336 336
384
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Luas Absorber
Hasi
l (m
l)
Konvensional (Tanpa Pengapung)Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
26
Gambar 4.2 menunjukan pada variasi 6 pengapung memperoleh hasil paling
besar dibanding variasi lainnya. Hasil air yang dihasilkan pada distilasi
konvensional dan variasi 3 pengapung sebesar 336 ml. ini menandakan pada
penambahan 3 pengapung dengan luasan 0,12 m2
belum berpengaruh terhadap
proses penguapan, sedangkan pada variasi 6 pengapung dengan luasan 0,24 m2
dihasilkan air sebanyak 384 ml sehingga selisih airnya adalah 48 ml atau terjadi
kenaikan sebesar 14,3 %. Semakin besar luas absorber, maka semakin banyak
juga air yang tertampung pada pengapung. Inilah yang menyebabkan penguapan
semakin bertambah, dan hasil air distilasi semakin baik.
Faktor lain yang berpengaruh yaitu lain beda temperatur kaca dengan
temperatur absorber (ΔT), quap, dan qkonveksi. Gambar 4.3 menunjukan nilai ΔT
dengan kecenderungen yang selalu meningkat pada keseluruan variasi. Nilai
temperatur absorber selalu lebih tinggi dibandingkan temperatur kaca. Hal ini
dibuktikan dengan nilai ΔT yang selalu berada di atas garis horizontal. Pada awal
pengambilan data nilai ΔT konvensional merupakan yang paling rendah tetapi
selama durasi pengambilan data nilai ΔT beranjak naik dan menjadi nilai yang
paling optimum. Hal ini karena ketika proses berlangsung, panas dari lampu telah
memanasi seluruh air pada distilasi konvensional sedangkan pada varisai
penambahan pengapung hanya memanasi sebagian dari air yang ada.
Nilai ΔT yang tinggi memang memberikan potensi akan baiknya proses
penguapan dan pengembunan, yang akan memiliki potensi yang baik juga pada
hasil distilasi. Akan tetapi, pada penelitian ini nilai ΔT tinggi pada distilasi
konvensional, tidak berbanding lurus dengan hasil yang baik. Salah satu indikator
yang menandai rendahnya pengemembunan adalah rendahnya temperatur kaca.
Ketika proses pengembunan, uap akan melepas panas ke kaca yang
mengakibatkan temperatur kaca naik. Pada distilasi konvensional menunjukan
temperatur kaca yang rendah. Hal inilah yang mengakibatkan hasil distilasi yang
diperoleh kurang baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
27
Gambar 4.3 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi luas absorber
Ditinjau dari nilai rata-rata temperatur absorber semua variasi menunjukan
kecenderungan yang hampir sama. Artinya panas absorber selama waktu
pemanasan hampir sama pada tiap variasinya (Gambar 4.4). Sedangkan pada
Gambar 4.5, nilai temperatur kaca pada distilasi konvensional menunjukan nilai
terendah. Hal ini menunjukkan ada atau tidak adanya embun yang terbentuk.
Apabila laju penguapan rendah maka embun sulit terbentuk. Hal ini disebabkan
oleh adanya tegangan permukaan pada kaca, sehingga apabila embun belum
memiliki massa yang lebih besar dari tegangan permukaan tersebut, embun tidak
dapat mengalir dan tertahan di kaca yang akan menghambat proses masuknya
energi panas.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
ΔT
((°
C)
Waktu (menit)
Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Konvensional (Tanpa Pengapung) Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
28
Gambar 4.4 Temperatur absorber pada variasi luas absorber
Gambar 4.5 Temperatur kaca pada variasi luas absorber
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Tem
per
atu
r A
bso
rber
((°
C)
Waktu (menit)
48 51 51
0
10
20
30
40
50
60
Luas Absorber
Tem
per
atu
r K
aca
(°C
)
Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Konvensional (Tanpa Pengapung) Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Konvensional (Tanpa Pengapung) Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
29
Faktor lain yang mengakibatkan rendahnya hasil air pada distilasi
konvensional adalah nilai quap. Dinyatakan bahwa laju penguapan yang tinggi,
akan meningkatkan hasil distilasi. Laju penguapan tersebut dapat dilihat dari nilai
quap yang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi hasil distilasi. Nilai
quap menunjukkan besarnya energi rata-rata yang digunakan untuk proses
penguapan air, yang merupakan fungsi dari hasil air distilasi. Oleh karena itu,
nilai quap dapat menjadi indikator seberapa besar air yang dapat diuapkan.
Gambar 4.6 menunjukan bahwa pada variasi penambahan 6 buah
pengapung menunjukan nilai quap yang paling optimum. Ini terjadi karena luasan
untuk memansai massa air pada suatu saat akan semakin bertambah.
Gambar 4.6 Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi luas absorber
Gambar 4.7 menunjukan kecenderungan yang mirip seperti Gambar 4.6 ,
bahwa nilai qkonveksi pada variasi penambahan pengapung selalu menunjukan hasil
terbaik. Rendahnya nilai qkonveksi pada distilasi konvensional disebabkan karena
proses penguapan pada variasi dengan penambahan pengapung terjadi lebih cepat
ini terjadi karena adanya pengapung tersebut. Hal lainnya karena jarak permukaan
1306 1310
1493
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Luas Absorber
qu
ap
(W
/m2)
Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Konvensional (Tanpa Pengapung) Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
30
air dengan permukaan kaca yang jauh pada distilasi konvensional, sehingga
proses perpindahan panas dari absorber ke kaca kurang optimal. Pada
pengamatan ketika pengambilan data embun yang terbentuk ketika awal
pengembunan adalah jenis droplet baik pada konvensional maupun pada variasi.
Akan tetapi perubahan embun pada distilasi konvensional lebih cepat terjadi.
Embun droplet berubah menjadi embun film. Embun film berupa aliran air yang
sangat tipis sehingga tidak begitu nampak. Hal ini tentu mempengaruhi hasil akhir
dari proses distilasi, dimana permukaan kaca akan selalu tertutup oleh embun dan
embun tersebut akan menjadi isolator panas yang masuk sehingga air tidak bisa
terpapar panas secara maksimal.
Gambar 4.7 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi luas absorber
4.3.2 Efek Variasi Jenis Absorber Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi
Analisis kedua membandingkan efek variasi jenis absorber terhadap unjuk
kerja alat distilasi. Gambar 4.8 dan 4.9 menunjukan efisiensi dan hasil pada
variasi jenis absorber kayu tebal 0,8 cm dan 2,8 cm, dan kayu tebal 0,8 cm
85 85
92
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Luas Absorber
qk
on
v (
W/m
2)
Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)
Konvensional (Tanpa Pengapung) Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
31
dengan plat aluminium. Pada tiap variasi menggunakan 6 buah kain pengapung.
Efisiensi terbaik diperoleh pada varisai jenis kayu tebal 0,8 cm sebesar 77%. Ini
dikarenakan efek dari kapilaritas kain pada ketebalan 0,8 cm lebih baik
dibandingkan dengan variasi lainnya. Air akan lebih cepat terserap ke bagian atas
absorber yang mengakibatkan massa air yang terpanasi pada permukaan absorber
akan lebih cepat menguap. Sedangkan pada ketebalan 2,8 cm, massa air yang
terpanasi cepat menguap tetapi karena efek kapilaritasnya rendah, maka air yang
terpanasi hanya sedikit.
Gambar 4.8 Efisiensi air distilasi Variasi Jenis Absorber
Pada kasus pengapung plat yang pada asumsi akan mendapat hasil yang
optimum dikarenakan efek absorptivitas dari plat, malah dihasilkan hasil terendah
sebesar 313 ml. Hal ini disebabkan karena posisi plat yang tertutup kain sehingga
efek yang ingin dihasilkan dari plat tidak berjalan secara optimal. Ketika
pengamatan plat berada di dalam air yang berakibat temperatur plat akan rendah
77%
66% 62%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Jenis Absorber
Efi
sien
si (
%)
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 2,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
32
karena tergenang air. Temperatur yang rendah akan merugikan, sehingga proses
penguapan akan berjalan lambat dan berakibat pada hasil yang rendah.
Gambar 4.9 Hasil air distilasi Variasi Jenis Absorber
Gambar 4.10 menunjukan nilai ΔT setiap 10 menit selama 2 jam. Grafik
menunjukan semua nilai ΔT setiap variasi bernilai positif. Hal ini terjadi karena
temperatur absorber lebih panas dibandingkan temperatur kaca. Cepat panasnya
temperatur absorber bisa disebabkan karena jumlah massa air yang dipanasi
sedikit yaitu 250 gram. Pada variasi jenis kayu tebal 2,8 cm diperoleh nilai ΔT
tertinggi, nilai ΔT tinggi seharusnya meningkatkan nilai penguapan dan
pengembunan, namun hasil yang diperoleh pada variasi jenis kayu tebal 2,8 cm
memperoleh hasil lebih sedikit dibandingkan dengan variasi jenis kayu tebal 0,8
cm tetapi masih lebih baik dari variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat
aluminium. Tingginya nilai ΔT pada variasi jenis kayu tebal 2,8 cm, karena sensor
384
332 313
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Jenis Absorber
Hasi
l (m
l)
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 2,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
33
suhu berada pada permukaan pengapung sehingga jarak pada kaca lebih dekat
sehingga akan lebih cepat panas.
Gambar 4.10 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada Variasi Jenis Absorber
Besar kecilnya massa air yang dipanaskan dalam suatu waktu akan
mempengaruhi tingginya temperatur absorber. Agar panas yang diterima air pada
suatu waktu sedikit maka ditambahkan pengapung kain. Pengapung kain
diharapkan dapat memberikan efek kapilaritas sehingga air dapat merambat
melalui pori-pori kain. Selain sifat kapilaritas ada sifat lainnya yang harus dimiliki
oleh absorber yaitu absorptivitas. Absorptivitas merupakan kemampuan suatu
bahan untuk menyerap energi panas. Untuk memperbesar absortivitas, absorber
diberi warna hitam. Warna hitam memiliki nilai absortivitas sebesar 0,97 (Cengel,
2000). Plat aluminium ditambahkan agar nilai absorptivitas surya meningkat.
Faktor absorptivitas plat sendiri mendekati satu.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
ΔT
((°
C)
Waktu (menit)
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 2,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
34
Gambar 4.11 Temperatur absorber pada Variasi Jenis Absorber
Pada gambar 4.10 dan 4.11, nilai ΔT dan nilai temperatur rata-rata absorber
pada jenis kayu tebal 0,8 dengan plat aluminium, menujukan nilai terendah
dibanding temperatur jenis variasi lain. Disebutkan bahwa penambahan plat guna
menambah efek absorptivitas surya. Pada prakteknya efek tersebut tidak terlalu
berpengaruh. Hal ini dapat disebabkan karena plat ditutupi oleh kain sehingga
energi panas tidak langsung mengenai plat karena tertutup kain.
Nilai quap memiliki nilai yang berbanding lurus dengan hasil air distilasi.
Nilai quap yang tinggi membuktikan tingginya laju penguapan. Variasi jenis kayu
tebal 0,8 cm menunjukan hasil paling baik (Gambar 4.12). Menandakan
penguapan yang terjadi berjalan optimal, ini bisa terjadi karena faktor kapilaritas
kain yang berjalan dengan baik. Sedangkan pada jenis kayu tebal 2,8 cm malah
menunjukan hasil lebih rendah dibandingkan jenis kayu tebal 0,8, padahal ditinjau
dari nilai ΔT menujukan hasil yang terbaik. Hal ini karena adanya rugi-rugi panas
pengapung lari ke air dan rugi-rugi dari kurang optimalnya proses kapilaritas kain.
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Tem
per
atu
r A
bso
rber
((°
C)
Waktu (menit)
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 2,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
35
Gambar 4.12 Nilai energi penguapan rata-rata pada Variasi Jenis Absorber
Nilai qkonveksi merupakan energi panas yang berpindah secara konveksi dari
absorber ke kaca. Energi panas ini dianggap sebagai rugi rugi pada alat distilasi.
Perpindahan energi panas dari absorber ke kaca akan membuat temperatur kaca
semakin tinggi, tingginya temperatur kaca akan menyebabkan uap menjadi sulit
untuk mengembun. Diketahui bahwa nilai konveksi terendah terjadi pada variasi
jenis kayu tebal 2,8 cm. Artinya pada variasi ini penguapan yang terjadi rendah.
Ini bisa disebabkan karena jarak permukaan air terhadap permukaan pengapung
kain cukup besar, sehingga proses kapilaritas kurang berjalan dengan baik. Tetapi
pada variasi ini hasil yang diperoleh masih lebih baik dibandingkan variasi jenis
kayu dengan plat. Hal ini terjadi karena nlai ΔT pada variasi jens kayu tebal 2,8
lebih besar. Nilai qkonveksi akan terbantu apabila terjadi perpindahan panas dari
absorber ke kain. Pada jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium proses ini
tidak berjalan baik karena plat ditutupi kain dan ketika pengambilan data sebagian
plat berada di bawah permukaan air. Nilai qkonveksi merupakan fungsi dari quap,
sehingga semakin besar quap makan qkonveksi juga akan semakin besar. Pada
1493
1293 1224
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600q
ua
p (
W/m
2)
Jenis Pengapung
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 2,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
36
penelitian ini, Hasil air yang didapat dan nilai qkonveksi terbaik diperoleh pada
variasi jenis kayu tebal 0,8 cm. Artinya hasil paling optimum karena
penguapannya besar.
Gambar 4.13 Nilai qkonveksi rata-rata pada Variasi Jenis Absorber
4.3.3 Efek Jumlah Massa Air Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi
Gambar 4.14 menunjukan efisiensi pada variasi jumlah massa air di tiap
sekat. Ditunjukan bahwa efisiensi maksimum diperoleh pada jumlah massa air di
tiap sekat sebanyak 250 gram dengan efisiensi 77%, dengan peningkatan efisiensi
antara konvensional dengan variasi 6 buah pengapung adalah 14%. Dengan
penambahan jumlah massa air menjadi 520 gram, efisiensi yang dicapai menurun
baik pada alat distilasi konvensional maupun alat distilasi dengan penambahan
pengapung, tetapi terjadi peningkatan efisiensi antara konvensional dengan variasi
6 buah pengapung menjadi 40%. Hal ini terjadi ketika pemanasan berlangsung
distilasi dengan jumlah massa air lebih banyak, ada potensi panas yang tersimpan
dalam air yang membantu proses penguapan.
92
86
89
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
Jenis Absorber
qk
on
v (
W/m
2 )
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 2,8 cm
Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
37
Gambar 4.14 Efisiensi air distilasi variasi jumlah massa air
Alat distilasi dengan variasi penambahan pengapung pada tiap jumlah massa
air menunjukan hasil paling optimal untuk alat distilasi energi surya jenis
absorber bersekat. Hal tersebut dibuktikan dengan hasil air distilasi pada variasi
penambahan pengapung 6 buah dengan jumlah massa air 250 gram merupakan
yang paling besar dibanding dengan variasi lainnya (Gambar 4.15). Tingginya
nilai tersebut disebabkan karena kecilnya jumlah massa air tiap sekat, hal ini
mengakibatan energi yang digunakan untuk memanasi air tersebut lebih sedikit.
Sedangkan energi yang digunakan untuk memanasi setiap variasi sama jumlahnya
karena memanfaatkan energi panas dari lampu. Sehingga proses pemanasan pada
jumlah massa air yang lebih sedikit akan berlangsung lebih cepat, dan proses
penguapan lebih optimal yang mengakibatkan hasil yang diperoleh lebih banyak.
67%
51%
77%
63%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
250 520
Efi
sien
si (
%)
Jumlah massa air tiap sekat (ml)
Konvensional Variasi 6 Pengapung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
38
Gambar 4.15 Hasil air distilasi variasi jumlah massa air
Efisiensi alat distilasi air energi surya sendiri dipengaruhi oleh beberapa
faktor antara lain beda temperatur kaca dengan temperatur absorber (ΔT), quap,
dan qkonveksi. Pada Gambar 4.16 disajikan perbandingan ΔT dengan waktu selama
2 jam durasi pengambilan data. Nilai ΔT sangat berpengaruh terhadap proses
penguapan, dan pengembunan yang akan berdampak pada hasil yang dicapai.
Pada 10 menit pertama, distilasi konvensional dengan jumlah massa air tiap
sekat 520 gram menunjukan ΔT bernilai negatif (Gambar 4.16). Hal ini terjadi
karena belum semua air terpanasi karena jumlah massa air lebih banyak
dibandingkan variasi lainnya. Ini mengakibatkan temperatur kaca akan lebih
tinggi daripada temperatur absorber. Sedangkan pada variasi lainnya ΔT bernilai
positif yang menunjukan temperatur absorber lebih tinggi dibanding temperatur
kaca. Pada dasarnya temperatur absorber yang lebih tinggi daripada temperatur
kaca akan meningkatkan laju penguapan distilasi sehingga hasil yang dicapai akan
meningkat (Abdenacer dan Nafila, 2007).
336
225
384
317
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
250 520
Hasi
l (m
l)
Jumlah massa air tiap sekat (ml)
Konvensional Variasi 6 Pengapung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
39
Gambar 4.16 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi Jumlah massa air
Dari gambar 4.16 ditunjukan bahwa ΔT bernilai lebih besar tidak
menunjukan hasil distilasi yang besar pula, ΔT maksimum terjadi pada distilasi
konvensional dengan jumlah massa air 250 gram padahal hasil distilasi optimum
diperoleh dari distilasi variasi penambahan 6 buah pengapung dengan jumlah
massa air 250 gram. Hal ini menandakan nilai beda temperatur rata-rata tidak
terlalu berpengaruh terhadap hasil yang dicapai tetapi nilai ΔT dapat dilihat
sebagai potensi pada proses penguapan dan pengembunan yang akan sejalan
dengan hasil distilasi.
Namun jika dilihat pada gambar 4.17 nilai tempetatur absorber rata-rata
untuk distilasi yang divariasikan lebih besar dibanding distilasi konvensional. Ini
yang mengakibatkan nilai ΔT tinggi pada distilasi konvensional tidak menunjukan
hasil yang yang tinggi pula, karena nilai temperatur absorber rata-ratanya lebih
rendah dibanding dengan nilai temperatur absorber rata-rata distilasi yang
divariasikan.
-10
-5
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
ΔT
((°
C)
Waktu (menit)
Konvensional 250 ml Pengapung jumlah 6 (250 ml)
Konvensional 520 ml Pengapung Jumlah 6 (520 ml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
40
Gambar 4.17 Temperatur absorber pada variasi Jumlah massa air
Faktor yang berpengaruh terhadap hasil distilasi selanjutnya yaitu quap.
Bahwa laju penguapan tinggi, akan meningkatkan hasil distilasi. Nilai quap
menunjukan besarnya nilai rata-rata untuk proses penguapan selama proses
distilasi berlangsung. Sehingga nilai quap dapat menjadi indikator seberapa besar
air yang dapat diuapkan. Pada gambar 4.18 , nilai quap paling tinggi terjadi pada
variasi penambahan 6 buah pengapung dengan jumlah massa air 250 gram. nilai
terbaik selalu dihasilkan pada jumlah massa air 250 gram, baik pada distilasi
konvensional maupun distilasi yang divariasikan.
Variasi dengan jumlah massa air 520 gram selalu menunjukan nilai quap
lebih rendah dibanding variasi lainnya. Rendahnya nilai quap ini disebabkan karena
volume air yang harus dipanasi lebih besar dibanding variasi lainnya. Sehingga
beban pemanasan akan lebih besar dan penguapan akan lebih rendah. Inilah yang
mengakibatkan nilai quap nya rendah.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Tem
per
atu
r A
bso
rber
((°
C)
Waktu (menit)
Konvensional 250 ml Pengapung jumlah 6 (250 ml)
Konvensional 520 ml Pengapung Jumlah 6 (520 ml)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
41
Gambar 4.18. Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi Jumlah massa air
Gambar 4.19 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi Jumlah massa air
1306
998
1493
1234
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
250 520
qu
ap (
W/m
2)
Jumlah Massa Air Tiap sekat (gram)
Konvensional Variasi 6 buah pengapung
85
77
92
79
70
75
80
85
90
95
250 520
qk
on
v (
W/m
2)
Jumlah Massa Air Tiap sekat (gram)
Konvensional Variasi 6 buah pengapung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
42
Nilai qkonveksi merupakan rugi-rugi pada alat detilasi, rugi-rugi yang
dimaksud disini adalah energi yang dipindahkan dari air panas yang tertampung
dalam absorber ke permukaan kaca bagian dalam secara konveksi. Gambar 4.19
menunjukan variasi pengapung kain mendapat nilai qkonveksi lebih tinggi
dibandingkan konvensional. Bahwa peningkatan jumlah massa air pada penelitian
ini justru menurunkan nilai qkonveksi. Hal ini menunjukan, perpindahan panas
ketika jumlah massa air lebih sedikit akan lebih baik dibanding jumlah massa air
banyak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan mengenai efek pengapung kain pada
alat distilasi air jenis absorber kain bersekat, diperoleh kesimpulan sebangai
berikut:
1. Peningkatan luas absorber karena penambahan jumlah pengapung
mengakibatkan Semakin kecilnya massa air yang dipanasi dalam suatu
waktu. Hal ini dapat meningkatkan efisiensi alat distilasi. Nilai terbaik
diperoleh pada variasi 6 buah pengapung kain dengan luas absorber
sebesar 0,24 m2 ,dan massa air 250 ml pada tiap sekatnya. Hasil 0,48
l/(jam.m2) dan nilai efisiensi sebesar 77%.
2. Pengapung plat aluminium pada penelitian ini tidak memberikan efek
absorptivitas seperti yang diharapkan, sehingga hasil terbaik diperoleh
pada jenis variasi pengapung dengan ketebalan 0,8 cm. Hasil 0,48
l/(jam.m2) dan nilai efisiensi sebesar 77%.
3. Jumlah massa air yang makin sedikit akan lebih banyak menghasilkan air
distilasi, pada variasi jumlah massa air 250 ml menunjukan hasil paling
optimal. Baik pada distilasi konvensional maupun distilasi yang
divariasikan dengan pengapung. Hasil pada distilasi sebanyak 0,42
l/(jam.m2) dengan efisiensi sebesar 67 % dan 0,48 l/(jam.m
2) dengan nilai
efisiensi sebesar 77%.
5.2 Saran
Saran dari penulis untuk memperbaiki penelitian-penelitian berikutnya,
antara lain :
1. Sebelum melakukan proses pengambilan data sebaiknya dilakukan
pengecekan terhadap alat distilasi.
2. Pada penelitian selanjutnya alat ukur yang digunakan sebaiknya lebih
valid dan presisi sehingga meminimalisir kesalahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
44
DAFTAR PUSTAKA
Abdenacer, P. K., & Nafila, S. (2007) ‘Impact of temperature difference ( water-
solar collector ) on solar-still global efficiency’, Desalination, 209(1-3
SPEC. ISS.), pp. 298–305. Doi : 10.1016/j.desal.2007.04.043.
Anonim. (2016). General Matter Banking.
Arismunandar, W. (1995) Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta: Pradnya Paramita.
Bhattacharyya, A. (2017) ‘Solar Still for DESALINATION OF Water in Rural
Househilds’, International Journal of Environment and Sustainability, 2(1),
pp. 21-30. Doi :10.24102/ijes.v2i.326.
Boukar, M., Harmin, A., (2004) Parametric study of a vertical solar still under
desert climatic conditions, Desalination 168, 21-28.
Cengel, Yunus A., (1998) Heat Transfer: A Practical Approach Boston: McGraw
Hill
Dumka, P., Sharma, A., Kushwah, Y., Raghav, A. S., & Mishra, D. R. (2019)
‘Performance evaluation of single slope solar still augmented with sand-
filled cotton bags’, Journal of Energi Storage, 25(August), 100888.
Grag, H. P. dan Mann, H. S. (1977) ‘Thechnical Note’, European Social Policy,
Today and Tomorrow, pp. ix-xi. Doi : 10.1016/B978-0-08-021444-3.50005-
7.
Hadi, CB. Winarno (2007) ‘Pembuatan Permukaan Selektif Radiasi Surya Pada
Pelat Alumunium Dengan Pencelupan Larutan NaOH 40%’, Skripsi pada
Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.
I Gusti Ketut Puja, F. R. S., & 1. (2012) ‘Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya’,
Energi Dan Manufaktur, 5(1), 83.
Malick, M.A.S., Tiwari, G.N., Sodha, M.S.(1982) Solar Distilation. Pergamon
Press.
Mohan, I., Yadav, S., dkk. (2017) ‘A review on solar still : A Simple Desalination
Technology to obtain Potable Water’, India : International Journal of
Ambient Energi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
45
Murugavel, K. Kalidasa., Srithar K. (2010) ‘Performance study on basin type
double slope solar still with different wick materials and minimum mass of
water’, Renewable Energi 36, 612e620
Pal Piyush, Yadav Pankaj, Dev RahulSingh, Dhananjay (2017) ‘Performance
analysis of modified basin type double slope multi–wick solar still’,
Desalination 422, 68–82.
Purwadianto ,D,.& Sambada ,R. (2012) ‘Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya’,
Energi Dan Manufaktur, 5(1), 83.
Velmurugan, V. Dan Srithar, K. (2007) ‘Solar Stills integrated with a mini solar
pond – analytical simulation and experimental validation’, Desalination,
216(1-3),pp.232-241. Doi: 10.1016/j.desal.2006.12.012.
Setyaji, Wahyu, dan Sambada, F. A. Rusdi. (2018) ‘Distilasi Air Energi Surya
Kain Bersekat Dengan Kolektor Pipa Pararel’, Prosiding Nasional Rekayasa
Teknologi Industri dan Informasi XIII Tahun 2018 (ReTII).
Sodha, M. S. et al. (1981) ‘Simple multiple wick sollar still; Analysis and
performance’, Solar Energi, 26(2), pp 127-131. Doi: 10.101/0038-
092X(81)90075-X.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
46
LAMPIRAN
Lampiran 1. Foto Alat Penelitian
Foto alat distilasi saat pengambilan data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
47
Lampiran 2. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh
(Sumber : Jansen, 1995)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
48
Lampiran 3 . Tabel Sifat Air (Cair Jenuh)
(Sumber : Jansen, 1995)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
top related