Analisa Kinerja Alat Destilasi Penghasil Air Tawar dengan Sistem Evaporasi Uap

Tenaga Surya

Oleh:Dewi Jumineti4210 100 010

OutlineRumusan Masalah

Tujuan

Batasan Masalah

Desain alat

Metodologi

Grafik dan Analisa Hasil Percobaan

Kesimpulan dan Saran

Rumusan Masalah

• Apakah alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya dapat menghasilkan air tawar dengan kualitas air layak minum?

• Bagaimana karakteristik dan kinerja dari alat destilasi dengan teknologi sistm evaporasi uap tenaga surya?

Tujuan

Tujuan dari Skripsi ini adalah merancang prototipe alat destilasidengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya dan mengetahui karakteristik dan kinerja dari alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya yang mencakup :

• Distribusi temperatur di dalam apparatus evaporator.• Daya yang dihasilkan terhadap intensitas matahari.• Pengaruh sudut kemiringan panel apparatus terhadap daya yang

dihasilkan panel evaporator.• Efisiensi sistem evaporasi uap tenaga surya.

Batasan Masalah

• Analisa skripsi tidak mencakup analisa ekonomi.• Analisa skripsi tidak mencakup kondensor yang digunakan.

Desain Sistem Evaporasi Uap Tenaga Surya

Keterangan :1. Penyangga2. Tanki air payau3. Stop valve4. Selang flexible5. Pipa Kapiler6. Header tube evaporator7. Tube evaporator8. KacaTC : ThermocouplePT : Pressure transducerθ : Sudut kemiringan panel evaporator

Gambar 1.1 Desain Alat Destilasi dengan Sistem evaporasi uap tenaga surya yang direncanakan

Dimensi PrototipeDimensi Alat Destilasi:

1. Dimensi Panel Apparatus- Panjang : 750 mm- Lebar : 550 mm- Tinggi : 50 mm

2. Dimensi Kaca - Panjang : 750 mm- Lebar : 550 mm- Tebal : 2 mm

3. Dimensi Tube Apparatus

- Diameter : ½”

- Panjang : 600 mm

- Tebal : 0,89 mm

- Jumlah : 6

4. Dimensi pipa kapiler:

- Diameter : 2 mm

- Panjang : 330 mm

Gambar 1.3 skema heat resistance

Gambar 1.2 Penampang melintang panel apparatus

Metodologi

Alat Percobaan

Gambar 1.5 Sistm evaporasi uap tenaga surya

Gambar 1.4 Bagian dalam panel evaporator

Data Hasil Percobaan

Data percobaan diambil pada tanggal 1/07/2014 sampai 13/07/2014. Manipulasi dalam pengambilan data ialah sudut kemiringan panel dan volume air payau dalam tube dengan kondisi ½ penuh dan ¾ penuh. Contoh data yang ditampilkan ialah pada tanggal 1/07/2014 dan 2/07/2014 dengan sudut kemiringan panel 20o dan volume. Volume ½ penuh pada tanggal 1/07/2014 dan ¾ penuh pada tanggal 2/07/2014.

Data Hasil Praktikum

Jam TLo TK

o TUo TTb

o TPo

10:00 AM 34 44 56 61 3310:30 AM 36 46 58 63 3311:00 AM 36 47 59 65 3311:30 AM 33 46 59 66 3312:00 PM 36 49 59 67 3312:30 PM 34 45 58 65 331:00 PM 32 45 57 64 331:30 PM 34 46 54 60 332:00 PM 33 45 53 60 332:30 PM 33 37 44 49 333:00 PM 33 38 44 48 333:30 PM 33 38 44 48 334:00 PM 33 39 42 46 31

Jam TLo TK

o TUo TTb

o TPo

10:00 AM 33 42 54 58 2910:30 AM 33 48 58 63 3011:00 AM 34 49 59 65 3011:30 AM 35,5 47 60 67 3012:00 PM 34 48 60 68 3012:30 PM 36 50 59 66 301:00 PM 39 45 59 66 311:30 PM 39 44 54 58 312:00 PM 39 44 54 58 312:30 PM 39 45 54 60 323:00 PM 32 34 41 48 323:30 PM 32 34 37 41 324:00 PM 30 31 34 36 30

Tabel 1.1 Data praktikum tanggal 1/07/2014 Tabel 1.2 Data praktikum tanggal 2/07/2014

Perhitungan Analisa data

Analisa DataData hasil perhitungan di atas akan dibuatkan tabel dan grafik analisa berdasarkan: Distribusi temperatur Intensitas matahari dengan daya panel evaporator Intensitas matahari dengan effisiensi Intensitas matahari dengan air tawar hasil perhitungan Intensitas matahari dengan sudut kemiringan Intensitas matahari dengan hari praktikum Intensitas matahari dengan temperatur udara panel Intensitas matahari dengan mass flow rate uap Daya panel evaporator terhadap hari praktikum Sudut kemiringan dengan daya panel apparatus Sudut kemiringan dengan heat resistance Sudut kemiringan dengan effisiensi

Distribusi Temperatur pada Panel Evaporator

Grafik 1.1 Perbandingan suhu sistem terhadap waktu tanggal 1/07/2014

Grafik 1.2 Perbandingan suhu sistem terhadap waktu tanggal 2/07/2014

0

10

20

30

40

50

60

70

80

9:36 12:00 14:24 16:48

Suhu

o C

Waktu

Perbandingan Suhu Sistem terhadap Waktu pada 01/07/2014

Suhu Lingkungan Terhadap WaktuSuhu Permukaan Kaca Terhadap WaktuSuhu Udara Panel Terhadap WaktuSuhu Outside Tube Terhadap WaktuSuhu Air Payau terhadap Waktu 0

10

20

30

40

50

60

70

80

9:36 12:00 14:24 16:48

Suhu

o C

Waktu

Perbandingan Suhu Sistem terhadap Waktu pada 02/07/2014

Suhu Lingkungan Terhadap Waktu

Suhu Permukaan Kaca Terhadap Waktu

Suhu Udara Panel Terhadap Waktu

Suhu Outside Tube Terhadap Waktu

Suhu Air Payau Terhadap Waktu

Intensitas Matahari dengan Daya Panel Evaporator

0200400600800

10001200140016001800

9:36 12:00 14:24 16:48

Day

a (W

att)

Waktu

Perbandingan Intensitas Matahari dan Daya Sistem terhadap Waktu pada 01/07/2014

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Waktu

Perbandingan Daya Sistem dengan Waktu

0200400600800

100012001400160018002000

9:36 12:00 14:24 16:48

Day

a (W

att)

Waktu

Perbandingan Intensitas Matahari dan Daya Sistem terhadap Waktu pada 02/07/2014

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Waktu

Perbandingan Daya Sistem dengan Waktu

Grafik 1.3 Perbandingan intensitas matahari dan daya terhadap waktu tanggal 1/07/2014

Grafik 1.4 Perbandingan intensitas matahari dan daya terhadap waktu tanggal 2/07/2014

Intensitas Matahari dengan Effisiensi

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

9:36 12:00 14:24 16:48

Efis

iens

i (η)

Waktu

Perbandingan Efisiensi terhadap Waktu pada 01/07/2014

Perbandingan Efisiensi Terhadap Waktu

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

9:36 12:00 14:24 16:48

Efis

iens

i (η)

Waktu

Perbandingan Efisiensi terhadap Waktu pada 02/07/2014

Perbandingan Efisiensi Terhadap Waktu

Grafik 1.5 Perbandingan effisiensi terhadap waktu tanggal 1/07/2014

Grafik 1.6 Perbandingan effisiensi terhadap waktu tanggal 2/07/2014

Intensitas Matahari dengan Air Tawar

Grafik 1.7 Perbandingan intensitas matahari dengan air tawar

0

1

2

3

4

5

6

0 1000 2000Air

Taw

ar y

ang

diha

silk

an (

ml)

Intensitas Matahari (Watt/m2)

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Air Tawar

Perbandingan IT dengan Air tawar yang dihasilkan pada volume 1/2 penuh

Perbandingan IT dengan Air tawar yang dihasilkan pada volue 3/4 penuh

Intensitas Matahari dengan Sudut Kemiringan

0

500

1000

1500

2000

19 21 23 25

Inte

nsita

s Mat

ahar

i (W

att/

m2 )

Kemiringan Panel

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Kemiringan Panel

Perbandingan IT dengan Kemiringan Panel pada Volume 1/2 penuh

Perbandingan IT dengan Kemiringan Panel pada Volume 3/4 Penuh

Grafik 1.8 Perbandingan intensitas matahari dengan Kemiringan panel

Intensitas Matahari dengan Hari Praktikum

0200400600800

100012001400160018002000

Inte

nsita

s Mat

ahar

i (w

att/

m2 )

Hari Praktikum

Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Hari Praktikum

Intensitas Matahari terhadap Hari pada Volume 1/2 penuh

Intensitas Matahari Terhadap Waktu pada Volume 3/4 penuh

Grafik 1.9 Perbandingan Intensitas atahari dengan Hari Praktikum

Intensitas Matahari dengan Suhu Udara Panel Evaporator

30354045505560657075

500 1000 1500 2000Tem

pera

tur U

dara

Pan

el (o C

)

Intensitas Matahari (watt/m2)

Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Temperatur Udara Panel

Perbandingan intensitas matahari dengan temperatur udara panel pada volume 1/2 penuh

Perbandingan intensitas matahari terhadap temperatur udara pada volume 3/4 penuh

Grafik 1.10 Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Temperatur Udara Panel Evaporator

Intensitas Matahari dengan Mass Flow Rate Uap

0

0,00005

0,0001

0,00015

0,0002

0,00025

500 1000 1500 2000

Mas

s Fl

ow R

ate

(ṁ)

Intensitas Matahari (IT)

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Mass Flow Rate

Intensitas Matahari terhadap mass flow rate pada volume 1/2 penuh

Intensitas matahari terhadap mass flow rate pada volume 3/4 penuh

Grafik 1.11 Perbandingan Intensitas Matahari terhadap mass flow rate

Daya Panel Evaporator dengan Hari Praktikum

0

100

200

300

400

500

600

Qne

tt(w

att)

Hari Praktikum

Perbandingan Daya terhadap Hari Praktikum

Daya (Qnett) terhadap Hari pada Volume 1/2 penuh

Daya (Qnett) terhadap Waktu pada Volume 3/4 penuh

Grafik 1.12 Perbandingan Daya Panel Evaporator dengan Hari Praktikum

Sudut Kemiringan dengan Daya Panel Evaporator

0

100

200

300

400

500

600

18 20 22 24 26

Qne

tt(w

att)

Kemiringan Panel

Perbandingan Daya pada Panel dengan Kemiringan Panel

Perbandingan Kemiringan Panel dengan Qnett pada Volume 1/2 Penuh

Perbandingan Kemiringan Panel dengan Qnett pada Volume 3/4 Penuh

Grafik 1.9 Perbandingan daya dengan kemiringan panel

Sudut Kemiringan dengan Heat Resistance

0,080,0820,0840,0860,088

0,090,0920,094

0 200 400 600

Heat

Res

istan

ce

Intensitas Matahari (Watt/m2)

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Heat Resistance

Perbandingan Intensitas Matahari dengan Heat Resistance pada Volume 1/2 Penuh

Grafik 1.10 Perbandingan intensitas matahari dengan heat resistance

Sudut Kemiringan dengan Effisiensi

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

18 20 22 24 26

Efiie

nsi (η)

Kemiringan Panel

Perbandingan Kemiringan Panel dengan Efisiensi

Perbandingan Sudut Kemiringan dengan Efisiensi pada Volume 1/2 penuh

Perbandingan Sudut Kemiringan dengan Efisiensi pada Volume 3/4 Penuh

Grafik 1.11 Perbandingan kemiringan panel dengan effisiensi

Kesimpulan dan Saran

• Distribusi temperatur pada panel dari lingkungan hingga tubetembaga luar meningkat, kemudian berkurang ketika sampai ke airpayau yang ada di dalam tube. Hal ini dikarenakan adanya heat losskarena konduksi pada tube tembaga dan berdasarkan hasilpraktikum mulai 1 Juli 2014 hingga 13 juli 2014.

• Daya sistem (Qnett) pada percobaan mengalami kenaikan padapukul 10.00 Qnett akan terus bertambah jika perbedaan suhuantara lingkungan dan permukaan kaca semakin kecil. Sedangkanintensitas matahari akan konstan disetiap jam pada hari tertentukarena intensitas matahari tergantung pada jumlah hari. Intensitastertinggi dicapai pada 1803,545 watt/m2 dengan Qnett sebesar698,79 watt pada tanggal 2 Juli 2014.

• Berdasarkan hasil percobaan perbandingan daya sistem (Qnett) yang diterima pada Sudut panel mencapai maksimum pada sudut 20o. Pada volume ½ penuh mencapai puncak daya ketika sudut 20o sebesar 698,79 watt. Pada volume ¾ penuh mencapai puncak daya ketika sudut 20o dengan daya sebesar 618,275 watt dan membentuk parabola dan mulai naik sudut 22o. Sehingga dapat dikatakan panel apparatus menghasilkan daya tertinggi ketika sudut 20o.

• Berdasarkan hasil percobaan, sudut kemiringan panel pada volume ½ penuh mencapai efisiensi maksimum pada sudut 23o sebesar 0,96 dan pada volume ¾ penuh mencapai maksimum pada sudut 21o sebesar 0,93. Data effisiensi diambil pada pukul 12.00 di masing-masing hari.

– Saran• Diperlukan desain box panel evaporator yang lebih baik untuk menghasilkan panas

yang lebih baik.

TERIMA KASIH