efek penggunaan silinder berkaki terhadap efisiensi...

EFEK PENGGUNAAN SILINDER BERKAKI TERHADAP EFISIENSI

DISTILASI AIR ENERGI SURYA JENIS BAK

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan

Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh :

FIDELIS ANANTA HARI WICAKSONO

NIM : 165214027

HALAMAN JUDUL

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE EFFECTS OF USING WIRE ELEVATED CYLINDER

ON THE EFFICIENCY OF BASIN TYPE SOLAR STILL

FINAL PROJECT

TITLE PAGE

Presented As Partial Fulfillment of the Requirement

To Obtain the Engineering Degree

In Mechanical Engineering

Arranged by :

FIDELIS ANANTA HARI WICAKSONO

Student Number : 165214027

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

UNIVERSITY OF SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020


iii


iv


v


vi


vii

INTISARI

Air minum merupakan kebutuhan utama semua makluk hidup. Namun disetiap

daerah tidak semuanya memiliki akses air minum, salah satu yang paling sulit ialah

di daerah pesisir pantai di pulau terpencil. Di daerah tersebut, air memiliki tingkat

kandungan garam yang cukup tinggi dan tidak layak dikonsumsi. Distilasi energi

surya merupakan salah satu solusi mengatasi kekurangan air minum. Distilasi

energi surya adalah suatu metode yang mempergunakan proses pengembunan dan

penguapan dari air yang terkontaminasi dan menghasilkan air minum.

Permasalahan yang ada pada alat distilasi air energi surya saat ini adalah masih

rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Banyak faktor yang mempengaruhi efisiensi

alat distilasi air energi surya diantaranya keefektifan absorber dalam menyerap

energi surya dan jumlah massa air di alat distilasi. Penelitian ini bertujuan untuk

menganalisis pengaruh penggunaan silinder berkaki yang diselubungkan bahan

kapilaritas pada alat distilasi energi surya terhadap efisiensi yang dihasilkan.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan membuat model distilasi

air energi surya jenis absorber bak. Penelitian dilakukan didalam ruangan dengan

menggunakan lampu pemanas sebagai pengganti energi surya dengan radiasi

sebesar 712 W/m2. Luas absorber yaitu 0,11 m2 dengan kemiringan kaca 15o.

Variabel yang divariasikan dalam penelitian ini adalah (1) Jenis absorber (2)

jumlah massa air yang berada didalam bak, dan (3) massa air yang dipanasi satu

saat. Pada variasi penggunaan jenis absorber dalam hal ini menerapkan sifat

absorbtivitas dan kapilaritas. Variasi absorber yang digunakan yaitu tisu, kain, dan

alumunium foil. Untuk mengetahui efek jumlah massa air total terhadap efisiensi

alat distilasi, diberikan variasi massa air total didalam bak sebesar 0,6 liter dan 1,5

liter. Sementara untuk mengetahui efek massa air yang dipanasi dalam suatu saat

dilakukan dengan memvariasikan jumlah silinder berkaki yaitu 3, 6, dan 12 silinder.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, hasil terbaik diperoleh pada variasi

penggunaan jenis absorber tisu dengan massa air didalam bak 0,6 liter. Variasi

tersebut menghasilkan air distilasi sebesar 0,71 liter/(jam.m2) dengan efisiensi

63,71 %. Sedangkan variasi jumlah massa air yang terpanasi suatu saat diperoleh

air distilasi terbaik pada variasi 12 silinder, yaitu sebesar 0,59 liter/(jam.m2) dengan

efisiensi 52,67%

Kata Kunci : distilasi, efisiensi, silinder berkaki, jenis absorber, jumlah massa air


viii

ABSTRACT

Drinking water is the main requirement of all living things. However, not all areas

have access to drink water, one of the most difficult is in the coastal areas on remote

islands. In these areas, water has a high level of salt content and not suitable for

consumption. Solar still is one solution to overcome the shortage of drinking water.

Solar still is a method that uses the process of condensation and evaporation of

contaminated water to produce drinking water. The problem that exists in solar still

equipment today is the low efficiency produced. Many factors affect the efficiency

of solar still equipment including the effectiveness of the absorber in absorbing

solar energy and the amount of water mass in the basin. This study aims to analyze

the effect of the use of wire elevated cylinders which is capillary material on solar

still devices on the resulting efficiency. This study uses an experimental method by

creating a solar still model of basin type. The study was conducted indoors by using

heating lamps as a substitute for solar energy with radiation of 712 W / m2. The

area of the absorber is 0.11 m2 with a glass slope of 15o. Variables that were varied

in this study were (1) absorber type (2) the amount of mass of water in the basin,

and (3) the mass of water that was heated one time. In the variation types of

absorber, it implements of absorbency and capillarity. The variations that are used

such as tissue, fabric, and aluminum foil. To find out the effect of the total amount

of water mass on the efficiency of the solar still, given a variation of the total water

mass in the basin of 0.6 liters and 1.5 liters. Meanwhile, to find out the effect of the

mass of water that is heated in a moment by varying the number of cylindrical that

are 3, 6, and 12 cylinders. Based on research conducted, the best results are obtained

on variations in the use of tissue absorber types with a mass of water in the basin

0.6 liters. This variation produces distilled water of 0.71 liters/(hour.m2) with an

efficiency of 63.71%. While variations in the amount of mass of water heated one

day obtained the best distillation water in a variation of 12 cylinders, amounting to

0.59 liters/(hour.m2) with an efficiency of 52.67%

Keywords: distillation, efficiency, wire elevated cylinder, absorber type, amount

of water mass


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Skripsi yang

berjudul “Efek Penggunaan Silinder Berkaki Terhadap Efisiensi Distilasi

Air Energi Surya Jenis Bak“ dapat diselesaikan dengan baik.

Penulisan Skripsi ini dilakukan sebagai salah satu syarat bagi

mahasiswa Program Studi Teknik Mesin di Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta untuk mendapat gelar Sarjana

Teknik. Penyusunan Skripsi ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan

berbagai pihak, baik material maupun spiritual. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Setyahandana, S.T.,M.T., selaku Ketua Program Studi

Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma.

3. Bapak Wibowo Kusbandono, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing

Akademik yang telah banyak memberikan bimbingan, dan dukungan

kepada penulis.

4. Bapak Ir. F. A. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing

skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan tenaga untuk

membantu, memberikan bimbingan, dukungan, dan masukan kepada

penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi ini.

5. Ayah (Carolus Borromeus Ashari), dan Ibu (Theresia Sukarni) yang

telah mendukung penulis dengan memberikan perhatian, semangat,

dan doa.


x

6. Adik (Gregorius Primanda) dan seluruh sanak saudara penulis yang

dengan penuh perhatian memberikan perhatian, semangat, dan

dukungan kepada penulis.

7. Seluruh teman kosan HB 21 Racing yang selalu memberi semangat

dan penghiburan kepada penulis.

8. Segenap teman-teman seperjuangan surya, angkatan, dan keluarga

besar Teknik Mesin yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.

9. Segenap dosen, dan laboran Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, yang telah

membagikan pengalaman, dan ilmu yang berharga selama

perkuliahan.

10. Staff karyawan Sekertariat Teknik Mesin Fakultas Sains dan

Teknologi yang telah membantu memudahkan proses administrasi,

dan kesuksesan penulis.

11. Serta semua pihak dengan tidak mengurangi rasa terima kasih yang

tidak dapat kami sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan. Akhir kata penulis memohon maaf jika masih terdapat

banyak kekurangan dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, oleh

karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun

demi kesempurnaan penyusunan skripsi ini. Semoga naskah ini dapat

menambah informasi pembaca dan membawa kemajuan di bidang

teknologi.

Yogyakarta, 24 Maret 2020

Penulis


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

TITLE PAGE ........................................................................................................ ii

LEMBAR PERSETUJUAN .................................... Error! Bookmark not defined.

LEMBAR PENGESAHAN ..................................... Error! Bookmark not defined.

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIRError! Bookmark not

defined.

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASIError! Bookmark

not defined.

INTISARI............................................................................................................. vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL............................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2. Identifikasi Masalah .................................................................................. 3

1.3. Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4

1.5. Batasan Masalah ....................................................................................... 4

1.6. Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6

2.1. Penelitian Relevan .................................................................................... 6

2.2. Landasan Teori.......................................................................................... 7

2.3. Kerangka Penelitian ................................................................................ 13

2.4. Hipotesis ................................................................................................. 15

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 16

3.1. Alat Penelitian ......................................................................................... 16


xii

3.2. Peralatan Pendukung Pengambilan Data ................................................ 20

3.3. Parameter yang Divariasikan .................................................................. 20

3.4. Langkah Analisis .................................................................................... 20

3.5. Variabel yang Diukur .............................................................................. 21

3.6. Langkah Penelitian.................................................................................. 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................. 23

4.1. Data Penelitian ........................................................................................ 23

4.2. Hasil Pengolahan Penelitian ................................................................... 27

4.3. Pembahasan............................................................................................. 31

4.3.1. Efek Variasi Jenis Absorber Terhadap Efisiensi Alat Distilasi.......... 31

4.3.2. Efek Jumlah Massa Air Didalam Bak Terhadap Efisiensi

Alat Distilasi ....................................................................................... 38

4.3.3. Efek Massa Air Yang Terpanasi Dalam Suatu Saat Terhadap

Efisiensi Alat Distilasi ........................................................................ 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 53

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 53

5.2. Saran ....................................................................................................... 53

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 55

LAMPIRAN ......................................................................................................... 57


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Hubungan massa air yang terpanasi dalam suatu saat dengan

jumlah silinder .................................................................................... 18

Tabel 2 Data penelitian variasi konvensional dengan massa air didalam

bak 1,5 liter ......................................................................................... 23

Tabel 3 Data penelitian variasi konvensional dengan massa air didalam

bak 0,6 liter ......................................................................................... 24

Tabel 4 Data penelitian variasi 12 silinder berkaki dengan alumunium

foil pada massa air didalam bak 1,5 liter ............................................ 24

Tabel 5 Data penelitian variasi 12 silinder berkaki diselubungkan dengan

kain pada massa air didalam bak 1,5 liter .......................................... 25


tisu pada massa air didalam bak 1,5 liter ........................................... 25







Tabel 10 Hasil perhitungan konvensional dengan massa air didalam bak

1,5 liter ............................................................................................... 27

Tabel 11 Hasil perhitungan konvensional dengan massa air didalam bak

0,6 liter ............................................................................................... 28

Tabel 12 Hasil perhitungan 12 silinder dengan alumunium foil pada

massa air didalam bak 1,5 liter ........................................................... 28

Tabel 13 Hasil perhitungan 12 silinder berkaki diselubungkan dengan

kain pada massa air didalam bak 1,5 liter .......................................... 29

Tabel 14 Hasil perhitungan 12 silinder berkaki diselubungkan dengan



xiv

Tabel 15 Hasil perhitungan 6 silinder berkaki dengan diselubungkan

tisu pada massa air didalam bak 1,5 liter .......................................... 30






xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Alat distilasi air energi surya jenis absorber bak ............................ 8

Gambar 2 Proses-proses pada alat distilasi energi surya .................................. 9

Gambar 3 Tegangan permukaan yang bekerja pada dinding pipa

kapiler ............................................................................................ 11

Gambar 4 Aksi kapilaritas pada alat distilasi jenis absorber bak .................. 12

Gambar 5 Beda jumlah massa air didalam bak absorber ............................... 14

Gambar 6 Massa air yang terpanasi dalam satu saat pada silinder

berkaki ........................................................................................... 15

Gambar 7 Skema alat distilasi air energi surya jenis bak yang

digunakan dalam penelitian ........................................................... 16

Gambar 8 Skema dan dimensi silinder yang digunakan dalam

penelitian ....................................................................................... 17

Gambar 9 Skema silinder yang digunakan pada variasi jenis absorber

(a. absorber alumunium ; b. absorber tisu atau kain) …. ............... 17

Gambar 10 Skema tata letak pada penggunaan variasi massa air yang

terpanasi dalam satu saat ............................................................... 19

Gambar 11 Skema keseluruhan alat distilasi energi surya jenis bak

beserta lampu pemanas dan kipas angin ........................................ 19

Gambar 12 Hasil air distilasi pada variasi jenis absorber ................................ 31

Gambar 13 Efisiensi alat distilasi pada variasi jenis absorber ......................... 32

Gambar 14 Skema celah udara pada jenis absorber alumunium foil ............... 33

Gambar 15 Perubahan beda temperatur (ΔT) rata-rata tiap 10 menit

pada variasi jenis absorber ............................................................ 34

Gambar 16 Qkonveksi rata-rata pada variasi jenis absorber ................................. 35

Gambar 17 Quap rata-rata pada variasi jenis absorber....................................... 36

Gambar 18 Temperatur Absorber, Temperatur Kaca, dan Beda

Temperatur rata-rata pada variasi jenis absorber .......................... 37

Gambar 19 Hasil air distilasi pada variasi massa air didalam bak ................... 38


xvi

Gambar 20 Massa air yang terpanasi dalam satu waktu pada variasi

massa air didalam bak ................................................................... 39

Gambar 21 Skema celah air yang terpanasi dalam suatu saat pada

penggunaan silinder bertisu ........................................................... 39

Gambar 22 Efisiensi alat distilasi pada variasi massa air didalam bak ............ 40

Gambar 23 Temperatur absorber rata-rata pada variasi massa air

didalam bak ................................................................................... 41

Gambar 24 Temperatur kaca rata-rata pada variasi massa air didalam

bak ................................................................................................. 42

Gambar 25 Perbuahan beda temperatur (ΔT) rata-rata tiap 10 menit

pada variasi massa air didalam bak ............................................... 43

Gambar 26 Qkonveksi rata-rata pada variasi massa air didalam bak ................... 44

Gambar 27 Quap rata-rata pada variasi massa air didalam bak ......................... 45

Gambar 28 Perbandingan variasi jumlah silinder terhadap massa air

yang terpanasi dalam suatu saat .................................................... 46

Gambar 29 Skema celah air pada variasi penggunaan 12 silinder

didalam bak absorber .................................................................... 46

Gambar 30 Hasil air distilasi pada variasi jumlah silinder ............................... 47

Gambar 31 Efisiensi alat distilasi pada variasi jumlah silinder ........................ 48

Gambar 32 Perubahan Beda temperatur (ΔT) rata-rata tiap 10 menit

pada variasi jumlah silinder ........................................................... 49

Gambar 33 Qkonveksi rata-rata pada variasi jumlah silinder ............................... 50

Gambar 34 Quap rata-rata pada variasi jumlah silinder ..................................... 51

Gambar 35 Temperatur absorber, temperatur kaca, dan beda

temperatur rata-rata pada variasi jumlah silinder .......................... 52


1

BAB I

PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan salah satu elemen terpenting bagi kelangsungan

makhluk hidup, tidak terkecuali manusia. Semua kegiatan manusia hampir

seluruhnya sangat bergantung pada kebutuhan air khususnya untuk air

minum. Air yang baik untuk dikonsumsi harus memenuhi standar kualitas air

minum yang baik yang diatur dalam Peraturan Kementrian Kesehatan nomor

492 tahun 2010. Kualitas air konsumsi makin hari kian sulit didapatkan

khususnya daerah pesisir pantai di pulau terpencil. Indonesia memiliki garis

pantai yang panjang namun sangat sulit mendapatkan sumber air tanah

dengan tingkat kadar garam yang rendah, ditambah akses yang sulit untuk

dijangkau Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM), membuat masyarakat

kesulitan dalam pemenuhan kebutuhan air (La Aba, 2008). Air dengan kadar

garam yang tinggi tidak layak dikonsumsi dan dapat mengganggu kesehatan

jika dikonsumsi secara terus menerus, sehingga air perlu dimurnikan terlebih

dahulu. Ada beberapa cara untuk memurnikan air, salah satu cara yang dapat

digunakan adalah distilasi air energi surya. Energi surya merupakan salah satu

energi yang sedang giat dikembangkan saat ini oleh Pemerintah Indonesia.

Indonesia mempunyai potensi energi surya tiap tahun yang cukup besar

karena secara geografis Indonesia terletak di garis khatulistiwa, dengan besar

radiasi penyinaran 4,80 kWh/(m2.hari) (Menteri ESDM, 2016). Salah satu

studi potensi energi surya di Kabupaten Sumbawa Barat oleh Heri Suyanto

dari Bulan September – Desember 2015 didapat rata-rata radiasi surya sebesar

762,331 watt/m2 (Suyanto, 2016). Energi surya memiliki keuntungan yang

luar biasa karena tidak bersifat polutif, tidak dapat habis, dan bebas di alam

(Sugianto, 2014).

Prinsip kerja distilasi air energi surya menggunakan dua proses utama

yaitu penguapan dan pengembunan. Air yang terkontaminasi akan diuapkan


2

dengan memanfaatkan panas energi surya dan selanjutnya dikondensasi

kembali untuk mendapatkan air murni. Faktor-faktor yang mempengaruhi

terjadinya proses penguapan di antaranya adalah luas permukaan zat cair,

kecepatan udara di atas permukaan distilator, dan temperatur zat cair,

sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi pengembunan antara lain

adalah temperatur dinding pengembun dan tekanan parsial uap (Setyaji &

Sambada, 2018). Alat distilasi umumnya memiliki bak absorber dan juga

kaca penutup. Bak absorber berfungsi sebagai tempat menyerap panas serta

wadah air kotor atau air laut, sedangkan kaca berfungsi sebagai tempat jalur

masuknya cahaya matahari dan tempat pengembunan. Proses penguapan dan

pengembunan pada alat distilasi akan memisahkan antara air dengan benda

padat seperti zat pengotor maupun garam.

Efisiensi alat distilasi energi surya ditentukan oleh banyaknya jumlah

air distilat yang dihasilkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah air

yang dihasilkan ialah keefektifan absorber dalam menyerap panas,

keefektifan kaca penutup dalam meneruskan energi surya dan sebagai tempat

pengembunan, massa dan volume air yang akan didistilasi, temperatur air

yang akan didistilasi, lamanya waktu pemanasan, dan luas permukaan air

yang akan didistilasi (Ketut Puja & Rusdi Sambada, 2012). Agar dapat

menyerap panas dengan baik, absorber harus memiliki nilai absorbtivitas

yang tinggi. Kaca penutup yang dipakai diusahakan tidak terlalu panas, ini

dikarenakan jika terlalu panas akan menyebabkan uap air sulit untuk

mengembun. Jumlah massa air tidak boleh terlalu banyak karena

memperlama proses penguapan air, namun juga tidak boleh terlalu sedikit

karena dapat menyebabkan pecahnya kaca penutup karena temperatur dalam

distilasi yang tinggi.

Permasalahan yang ada pada alat distilasi energi surya adalah masih

rendahnya efisiensi. Efisiensi yang rendah salah satunya diakibatkan oleh

proses penguapan yang merupakan salah satu proses inti dari distilasi kurang

efektif (Pamungkas, Christian, & Setyaji, 2018). Kurang efektifnya

penguapan yang terjadi pada bak distilasi disebabkan oleh massa air yang


3

terpanasi dalam satu saat dan massa air disekitar bak terlalu banyak. Jenis

absorber juga akan berpengaruh dalam keefektifan proses penguapan. Oleh

Sebab itu, penelitiaan ini akan meneliti pengaruh variasi massa air dengan

penambahan absorber silinder berkaki yang telah diselubungkan dengan

bahan yang memiliki sifat kapilaritas. Penggunaan silinder dimaksudkan agar

penyerapan panasnya berbeda. Penambahan bahan kapilaritas membuat

massa air yang dipanasi dalam satu saat akan lebih sedikit sehingga proses

penguapan yang terjadi lebih efektif. Penguapan yang efektif akan

meningkatkan efisiensi alat distilasi energi surya jenis absorber bak.

1.2. Identifikasi Masalah

Pada latar belakang dijelaskan bahwa terdapat dua proses utama alat

distilasi energi surya, yaitu penguapan dan pengembunan. Proses penguapan

diantaranya dipengaruhi oleh jumlah massa air yang terpanasi dan keefektifan

absorber dalam menyerap panas. Agar proses penguapan menjadi efektif,

maka digunakan absorber berbentuk silinder berkaki yang diselubungkan

dengan bahan yang memiliki sifat kapilaritas, supaya massa air yang akan

dipanasi dalam satu saat lebih sedikit. Tidak hanya itu, bahan kapilaritas yang

diselubungkan pada silinder berkaki memiliki karakteristik sifat kapilaritas

dan absorbtivitas yang berbeda, ini akan berpengaruh pada hasil distilasi.

Penelitian ini akan divariasikan karakteristik jenis absorber dalam hal ini sifat

absorbtivitas dan kapilaritas pada bahan tersebut, jumlah massa air didalam

bak, dan jumlah massa air yang terpanasi dalam satu saat. Ketiga variasi akan

diteliti dan diketahui pengaruhnya terhadap efisiensi pada alat distilasi energi

surya jenis absorber bak.

1.3. Rumusan Masalah

Dari penelitian ini, didapatkan rumusan masalah sebagai berikut :

a) Bagaimana pengaruh jenis absorber terhadap efisiensi alat distilasi air

energi surya jenis absorber bak dengan silinder berkaki?


4

b) Bagaimana pengaruh jumlah massa air didalam bak terhadap efisiensi

alat distilasi air energi surya jenis absorber bak dengan silinder berkaki?

c) Bagaimana pengaruh jumlah massa air yang terpanasi dalam satu saat

terhadap efisiensi alat distilasi air energi surya jenis absorber bak dengan

silinder berkaki?

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

a) Menganalisis pengaruh jenis absorber terhadap efisiensi alat distilasi air

energi surya jenis absorber bak dengan silinder berkaki.

b) Menganalisis pengaruh jumlah massa air didalam bak terhadap efisiensi

alat distilasi air energi surya jenis absorber bak dengan silinder berkaki.

c) Menganalisis pengaruh jumlah massa air yang terpanasi dalam satu saat

terhadap efisiensi alat distilasi air energi surya jenis absorber bak dengan

silinder berkaki.

1.5. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah:

a) Temperatur absorber dan kaca diasumsikan merata.

b) Temperatur absorber dianggap sebagai temperatur air yang akan

didistilasi.

c) Penelitian menggunakan distilasi yang terbuat dari multiplek dengan

ketebalan 12 mm dan luas absorber 0,11 m2 .

d) Lampu pemanas digunakan sebagai pengganti energi surya, diasumsikan

radiasi yang diterima alat distilasi didapat kondisi yang sama sebesar 712

W/m2.

e) Pengambilan data dilakukan didalam ruangan selama 2 jam di

Laboratorium Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma.


5

1.6. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini yaitu :

a) Menambah kepustakaan tentang distilasi energi surya jenis absorber bak.

b) Dapat dikembangkan sebagai penelitian rujukan untuk pengembangan

produk teknologi massal.


6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Penelitian Relevan

Pankaj Dumka dkk melakukan penelitian terhadap kinerja alat

distilasi konvensional dengan variasi penambahan pada bak air dengan 100

silinder katun yang sudah diisi penuh oleh pasir. Penelitian dilakukan untuk

memaksimalkan kapasitas penyimpanan panas dan luas permukaan

penguapan. Percobaan dilakukan dengan massa air bak yaitu 30 kg dan 40 kg.

Hasil air distilat kumulatif untuk massa air 30 kg dan 40 kg memiliki efisiensi

masing-masing 28,56% dan 30,99% lebih tinggi dibandingkan konvensional

(Dumka, Sharma, Kushwah, Raghav, & Mishra, 2019).

A.E. Kabeela dkk melakukan penelitian pada penyimpanan energi

panas pada distilasi air energi surya jenis bak dengan penambahan balok pasir

yang permukaannya dilapisi oleh kain goni. Balok tersebut ditempatkan

secara vertikal dan penelitian dilakukan selama seharian penuh. Percobaan

dilakukan pada variasi kain goni dan tanpa kain goni, serta kedalaman air

pada bak. Hasil akhir air tawar pada massa air 20 kg dengan bahan

penyimpanan panas dengan dan tanpa kain goni diperoleh hasil masing-

masing 5 kg/(m2.hari) dan 5,9 kg/(m2.hari) (Kabeel, El-Agouz,

Sathyamurthy, & Arunkumar, 2018) .

R. Samuel Hansen dkk meneliti distilasi menggunakan bahan yang

memiliki sifat kapilaritas yang berbeda pada penggunaan plat absorber yang

berbeda-beda. Penelitian tersebut bertujuan untuk menganalisis penyerapan,

kenaikan kapiler, porositas, ketinggian air, dan perpindahan panas pada bahan

dan absorber yang berbeda-beda. Bahan yang digunakan yaitu wood pulp

paper, water coral fleece fabric, dan polystyrene sponge, sedangkan absorber

yang digunakan yaitu flat absorber, stepped absorber ,dan stepped absorber

with wire mesh). Hasil air distilasi terbaik yang dicapai sebesar 4,28 liter/hari


7

dengan menggunakan bahan water coral fleece pada jenis absorber stepped

absorber with wire mesh (Hansen, Narayanan, & Murugavel, 2015).

W.M. Alaian dkk melakukan penelitian pada unjuk kerja distilasi

yang dimodifikasi dengan pin/paku sebagai tempat penguapan yang lebih

cepat. Paku tersebut divariasikan dengan pembungkus kain katun dan tanpa

kain katun. Hasil menunjukkan peningkatan produktivitas distilasi terbukti

ketika paku dibungkus oleh kain katun, sekitar 23% dicatat pada peningkatan

efisiensi jika dibandingkan tanpa kain katun. Hasil air distilat sebesar 4,695

liter/(m2.hari) (Alaian, Elnegiry, & Hamed, 2016).

K. Kalidasa Murugavel dkk meneliti pada variasi berbagai macam

sumbu yaitu kain katun muda, lembaran spon, sabut kelapa, dan potongan

kapas. Alat distilasi berjenis double slope basin dengan menggunakan

absorber persegi panjang berbahan aluminium dan ditutupi dengan sumbu

yang berbeda. Diketahui variasi dengan penambahan alumunium yang

ditutup dengan kain katun dan disusun arah horisontal memiliki produksi

paling tinggi tinggi yaitu 3,58 kg/hari (Kalidasa Murugavel & Srithar, 2011).

Z.M. Omara dkk melakukan penelitian pada distilasi air energi surya

jenis bak diberi variasi kain bergelombang tanpa reflektor dan dengan

reflektor. Selain itu, pengaruh kedalaman air garam (1, 2, dan 3 cm) terhadap

unjuk kerja alat distilasi juga dianalisis. Dihasilkan Produktivitas air pada

variasi absorber bergelombang dengan kain dan reflektor meningkat sekitar

145,5% dari konvensional dan efisiensi rata-rata harian untuk absorber

bergelombang dengan kain dan reflektor sekitar 59% dengan hasil 4,1

liter/(m2.hari) (Omara, Kabeel, Abdullah, & Essa, 2016).

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Distilasi air energi surya

Alat distilasi air energi surya memiliki keuntungan dalam hal biaya yang

murah, pemakaian, dan perawatan yang mudah. Prinsip kerja alat distilasi air

energi surya adalah penguapan air yang terkontaminasi dan pengembunan uap

air. Alat distilasi air energi surya umumnya terdiri dari 2 (dua) komponen penting


8

yakni bak air dan kaca penutup. Bak air juga berfungsi sebagai absorber yang

menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari zat

kontaminasi. Kaca penutup juga berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap

air (Pal, Dev, Singh, & Ahsan, 2018) sehingga dihasilkan air bersih yang dapat

langsung dikonsumsi. Gambar 1 merupakan komponen secara umum distilasi air

energi surya.

Gambar 1 Alat distilasi air energi surya jenis absorber bak

Radiasi (qrad) adalah energi yang dipancarkan oleh materi dalam

bentuk gelombang elektromagnetik (atau foton) sebagai akibat dari

perubahan konfigurasi elektronik atom atau molekul. Tidak seperti konduksi

dan konveksi, transfer energi oleh radiasi tidak memerlukan media

penghantar. Transfer energi oleh radiasi adalah yang tercepat (dengan

kecepatan cahaya) dan tidak ada redaman dalam ruang hampa, sehingga

energi matahari dapat mencapai bumi (Cengel, 2004). Pada distilasi air energi

surya, radiasi surya berfungsi sebagai energi panas untuk memanasi absorber.

Radiasi surya yang dipancarkan dan diterima pada atmosfir bumi bagian luar

adalah 1353 W/m2. Energi panas tersebut tidak semuanya dapat masuk

sampai ke permukaan bumi. Radiasi khususnya ultraviolet akan diserap ozon

dan radiasi inframerah akan diserap karbon dioksida dan uap air. Terdapat

dua macam radiasi surya yang sampai kepermukaan bumi, yaitu radiasi

sorotan dan sebaran (Arismunandar, 1995).


9

Gambar 2 Proses-proses pada alat distilasi energi surya

Konveksi (qkonv) merupakan perpindahan panas yang disertai dengan

berpindahnya zat penghantar. Perpindahan panas dapat terjadi karena

perbedaan temperatur antara dua medium. Perpindahan panas secara

konveksi terjadi antara absorber dengan air, sehingga menaikkan temperatur

air. Kenaikan temperatur ini akan meningkatkan proses penguapan air

(Agung, 2018).

Penguapan (quap) adalah perubahan suatu zat cair menjadi uap pada

beberapa suhu dibawah titik didihnya. Sebagai contoh, air ketika ditempatkan

pada wadah dangkal yang terbuka ke udara, kemudian menghilang.

Penguapan (evaporasi) terjadi dikarenakan diantara molekul - molekul

permukaan zat cair terdapat cukup energi panas untuk mengatasi gaya kohesi

sesama molekul kemudian molekul - molekul saling melepas. Kecepatan

penguapan bergantung pada suhu zat cair tersebut, seberapa kuat ikatan antar

molekul dalam zat cair tersebut, luas permukaan zat cair, suhu, tekanan, dan

pergerakan udara di sekitar hingga penguapan tersebut dapat terjadi

(Assomadi & Lathif, 2010).

Pengembunan atau kondensasi merupakan perubahan fase dari uap air

menjadi embun (kondensat). Pengembunan dapat terjadi ketika uap air

didinginkan dan atau ketika tekanan parsial uap membesar. Pengembunan

dapat ditingkatkan dengan menurunkan temperatur kaca. Untuk menurunkan

temperatur kaca, dapat digunakan air atau udara. Kondensasi memiliki 2 tipe

yaitu kondensasi film dan kondensasi tetesan (droplet). Pada kondensasi


10

film, uap yang mengembun sangat tipis dan merata membentuk lapisan

seperti film pada permukaan kaca bagian dalam, serta akan turun karena

pengaruh gravitasi. Pada kondensasi droplet uap yang terkondensasi

membentuk butiran tetesan pada lapisan permukaan dan permukaan ditutupi

oleh tetesan yang tak terhitung jumlahnya dengan diameter yang bervariasi

(Cengel, 2004) .

Komponen utama alat distilasi adalah bahan kapilaritas, absorber dan

kaca penutup. Bahan kapilaritas menggunakan bahan yang mudah menyerap

air, karena memiliki fungsi sebagai media air yang akan didistilasi. Untuk

memperbesar absorbtivitas, absorber diwarnai hitam, karena warna hitam

memiliki kemampuan yang besar dalam menyerap energi surya (Cengel,

2004 : 589). Alat distilasi menggunakan kaca penutup agar energi surya dapat

masuk dengan mudah ke absorber, juga sebagai tempat pengembunan

(kondensasi). Proses pengembunan dipengaruhi oleh temperatur kaca,

temperatur kaca yang rendah membuat proses pengembunan lebih baik,

sebaliknya kaca penutup tidak boleh terlalu panas, jika kaca terlalu panas

maka uap sukar mengembun. (Doddy Purwadianto, FA. Rusdi Sambada,

2015) .

2.2.2. Kapilaritas

Kapilaritas atau gejala kapiler adalah peristiwa naik atau turunnya zat

cair melalui celah sempit atau pipa rambut yang dimasukkan sebagian ke

dalam zat cair. Celah sempit atau pipa rambut ini disebut sebagai pipa kapiler.

Kapilaritas ini terjadi karena pengaruh gaya adhesi dan kohesi. Pada Gambar

3 dapat diamati bahwa zat cair akan naik melalui pipa kapiler apabila zat cair

membasahi tabung yaitu ketika gaya adhesi zat cair lebih besar dibandingkan

gaya kohesi. Hal ini disebabkan gaya tegangan permukaan sepanjang dinding

tabung bekerja ke arah atas. Ketinggian maksimum terjadi pada saat gaya

tegangan permukaan setara atau sama dengan berat zat cair yang berada

dalam pipa kapiler. Permukaan zat cair akan turun apabila zat cair tidak

membasahi tabung yaitu pada saat gaya kohesi lebih besar daripada gaya

adhesi. Kohesi merupakan gaya tarik menarik antara molekul-molekul dalam


11

zat sejenis, sedangkan adhesi merupakan gaya tarik menarik antara molekul-

molekul zat yang tidak sejenis (Bahri, 2016)

Gambar 3 Tegangan permukaan yang bekerja pada dinding

pipa kapiler

Kapilaritas merupakan fungsi tegangan permukaan, jika tegangan

permukaan semakin besar maka kapilaritas semakin baik. Tegangan

permukaan rendah disebabkan temperatur air yang rendah. Air dapat

membasahi seluruh bagian kain dan tisu karena adanya tegangan permukaan

pada aksi kapilaritas pada bahan yang berpori. Kecepatan mengalirnya air

dari bak ke kain absorber sangat tergantung dari bahan, jumlah serat bahan,

dan ketinggian permukaan air dalam bak ke bagian tertinggi (Doddy

Purwadianto, FA. Rusdi Sambada, 2015). Selain itu ketebalan bahan juga

berpengaruh pada massa air yang dapat tertampung pada bahan. Ketebalan

bahan ini mirip dengan ketahanan basahnya. Secara umum, semakin tipis

bahan kapilaritas (3), semakin kecil ketahanan basahnya. Ini karena semakin

tipis bahan, maka massa air yang berada di bahan kapilaritas lebih sedikit,

maka air lebih mudah untuk diuapkan (1) dibandingkan dengan massa air

yang berada didalam bak distilasi. Gambar 4 skema benda di dalam bak

distilasi yang sudah diselubungi bahan kapilaritas, sehingga air akan naik ke

permukaan benda tersebut melalui aksi kapilaritas (4).


12

Gambar 4 Aksi kapilaritas pada alat distilasi jenis absorber bak

2.2.3. Persamaan yang digunakan

Efisiensi distilasi energi surya adalah perbandingan antara jumlah

energi yang digunakan selama proses penguapan dengan jumlah total radiasi

surya yang datang selama interval waktu tertentu. Efisiensi distilator dapat

dihitung dengan persamaan :

η = 𝑚 ∙ ℎ𝑓𝑔

𝐴𝑑 ∙ Ġ ∙ 𝑡 x 100 % (1)

dengan η adalah efisiensi distilasi, m adalah hasil air distilasi (kg), hfg =

panas laten penguapan air (kJ/kg), Ad adalah luasan alat distilasi (m2), dan G

adalah radiasi surya yang datang (W/m2), t adalah lama waktu pemanasan

(detik). Adanya energi panas yang hilang melalui sisi absorber. Maka,

keseimbangan energi pada air menghasilkan (Arismunandar, 1995):

(τα)GT = 𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 + 𝑞𝑟𝑎𝑑 + 𝑞𝑢𝑎𝑝 𝑊 𝑚2⁄ (2)

Sebagian energi panas dari absorber akan dikonveksikan ke kaca.

Energi yang dikonveksikan ke kaca dihitung menggunakan persamaan:

𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 = 88.84𝑥10−3 ∙ (𝑇𝑤 − 𝑇𝑔 +𝑃𝑤 − 𝑃𝑔

268.9 𝑥 10−3 − 𝑃𝑤𝑥 𝑇𝑤)

1

3 𝑥 (𝑇𝑤 − 𝑇𝑔) 𝑊 𝑚2⁄ (3)

dengan qkonv adalah bagian energi surya yang terjadi karena konveksi

(W/m2), Tw adalah temperatur air (oK) , Tg adalah temperatur kaca penutup

(oK), dengan kata lain selisih Tw dan Tg disebut ∆T (oC). Pw adalah tekanan

parsial uap pada temperatur air , Pg adalah tekanan parsial uap pada


13

temperatur kaca (N/m2). Energi penguapan (𝑞𝑢𝑎𝑝 ) dapat dihitung dengan

persamaan :

𝑞𝑢𝑎𝑝 = 16,27 𝑥 10−3 𝑥 𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 ∙(𝑃𝑤− 𝑃𝑔)

(𝑇𝑤− 𝑇𝑔) 𝑊 𝑚2⁄ (4)

dengan quap adalah konveksi ke lingkungan, (W/m2). Energi radiasi

kaca ke lingkungan dihitung menggunakan

𝑞𝑟𝑎𝑑 = 𝜎[(𝑇1+273)4−(𝑇2+273)4]

( 1

∈1+

1

∈2−1 )

𝑊 𝑚2⁄ (5)

dengan qra adalah radiasi ke lingkungan, (W/m2), σ adalah konstanta

Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 W/(m2.K4)), T1 adalah temperatur kaca, Tg

(oC), T2 adalah temperatur langit, Tsky (oC), ε1 adalah emisivitas air , ε2 adalah

emisivitas langit, εsky (εsky = 1). Hasil air distilasi dapat dihitung berdasarkan

nilai yang diperoleh dari energi penguapan (quap). Laju distilasi (muap) dapat

dicari dengan hubungan :

𝑚𝑢𝑎𝑝 =𝑞𝑢𝑎𝑝

ℎ𝑓𝑔 liter/(jam.m2) (6)

dengan hfg adalah panas laten penguapan (J/kg). Energi yang

digunakan selama proses pemanasan (qc) dapat dihitung menggunakan

persamaan:

𝑞𝑐 = ( 𝑚𝑐 ∙ 𝐶𝑃 ∙ ∆𝑇

∆𝑡 ) 𝐽 𝑠⁄ (7)

dengan qc adalah energi berguna (J/s), mc adalah massa air (kg), CP

adalah kalor spesifik pada tekanan konstan (kJ/(kg.oC)), dan ΔT adalah selisih

temperatur absorber dengan kaca (oC).

2.3. Kerangka Penelitian

Alat distilasi yang digunakan pada penelitian ini adalah distilasi surya

jenis absorber bak. Secara rinci, untuk meningkatkan efisiensi akan

dilakukan tiga variasi sebagai upaya mengefektifkan proses penguapan

sehingga didapat hasil air distilasi yang maksimal. Penggunaan silinder ini


14

dimaksudkan untuk pengganti absorber bak, silinder akan diselubungkan

oleh bahan kapilaritas. Bahan tersebut dimaksudkan untuk menampung air

yang memiliki massa yang lebih sedikit dengan mempergunakan aksi

kapilaritas. Melalui sifat kapilaritas, maka air yang tertampung pada bak

absorber akan didistribusikan ke bagian yang lebih tinggi. Air yang diserap

bahan kapilaritas menyebabkan jumlah massa air per satuan luas absorber

menjadi kecil. Kecilnya jumlah massa air per satuan luas absorber

menyebabkan lebih cepat menaikan temperatur air sehingga proses

penguapan air berlangsung lebih cepat. Hal tersebut dapat meningkatkan

efisiensi alat distilasi. Penggunaan kaki pada silinder dimaksudkan agar

silinder tidak bersentuhan dengan air sekitar bak sehingga tidak ada rugi-rugi

panas yang terjadi dari silinder absorber ke air sekitar bak.

Pada efek variasi jenis absorber akan dilakukan perbandingan antara

tiga jenis absorber yang memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Pada

variasi jenis absorber mengimplementasikan absorbtivitas dan kapilaritas

dari bahan kapilaritas, dengan tingkat absorbtivitas yang berbeda akan

mempengaruhi kecepatan penguapan. Begitu juga pada sifat kapilaritas yang

berbeda akan berpengaruh pada naiknya massa air hingga dibagian atas

silinder untuk diuapkan. Pada penelitian ini juga akan mempergunakan

variasi massa air di dalam bak distilasi (Gambar 5), perbedaan massa air pada

variasi ini dimaksudkan untuk mengetahui keefektifan pengaruh penggunaan

silinder berkaki dengan bahan kapilaritas pada efisiensi yang dihasilkan

berupa peningkatan maupun penurunannya.

Gambar 5 Beda jumlah massa air didalam bak absorber


15

Panas yang datang (lihat Gambar 6) akan memanasi air yang ada pada

bak absorber (m4, m5) dan yang tertampung diatas silinder berkaki (m1 , m2,

m3). Adanya sifat kapilaritas pada bahan menyebabkan air naik kebagian atas

permukaan silinder. Massa air (m1 , m2, m3 ) akan lebih cepat menguap

dikarenakan massa air yang berada diatas silinder memiliki kandungan air

yang sedikit sehingga yang dipanasi pada satu saat lebih kecil dibanding

dengan massa air (m4, m5) pada bak.

Gambar 6 Massa air yang terpanasi dalam satu saat pada silinder

berkaki

2.4. Hipotesis

a) Semakin baik nilai absorbtivitas dan kapilaritas jenis absorber, semakin

tinggi efisiensi yang dihasilkan alat distilasi energi surya jenis absorber

bak.

b) Jumlah massa air sekitar bak yang semakin rendah akan mempercepat

waktu pemanasan air, sehingga meningkatkan efisiensi alat distilasi air

energi surya jenis absorber bak.

c) Semakin sedikit massa air yang terpanasi dalam satu saat, semakin efektif

penguapan sehingga meningkatkan efisiensi alat distilasi energi surya

jenis absorber bak


16

BAB III

METODE PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Alat Penelitian

Alat distilasi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada

Gambar 7 terbuat dari multipleks bertebal 1,2 cm dengan ukuran 32 cm x 32

cm. Bak distilasi (2) yang juga berfungsi sebagai absorber terbuat dari

alumunium dengan ukuran panjang 30 cm dan lebar 30 cm. Seluruh sisi-sisi

dinding (1) pada distilasi dilapisi dengan silikon hitam yang berfungsi sebagai

isolator. Kemiringan kaca (3) distilasi 15o dengan ketebalan 3 mm. Alat

distilasi ini memiliki alas (base) dasar (4) berukuran 40 cm x 40 cm.

Gambar 7 Skema alat distilasi air energi surya jenis bak yang

digunakan dalam penelitian

Penelitian ini menggunakan silinder alumunium berkaki yang

diselubungkan dengan bahan kapilaritas. Ukuran silinder yang digunakan

memiliki diameter 5,5 cm dan panjang 10,5 cm (lihat Gambar 8). Ukuran

kaki silinder yang digunakan memiliki ketinggian rata-rata 2 cm, sehingga

silinder tetap berada diatas dan tidak bersentuhan dengan permukaan air.


17

Gambar 8 Skema dan dimensi silinder yang digunakan

dalam penelitian

Pada variasi jenis absorber, bahan kapilaritas yang diselubungkan

pada silinder berkaki merupakan tisu dan kain (lihat Gambar 9b). Bagian sisi

lebih dari tisu dan kain menyentuh pada air sehingga air didalam bak akan

terserap ke bagian tisu dan kain, serta akan naik ke atas sesuai dengan aksi

kapilaritas. Sedangkan jenis absorber alumunium foil, silinder tidak

menggunakan kaki. Silinder yang digunakaan secara langsung bersentuh

dengan air. Silinder telah ditutupi oleh kain lalu dilapisi kembali dengan

alumunium foil yang sudah diberi lubang sebagai tempat penguapan (lihat

Gambar 9a). Alumunium foil yang digunakan telah diwarnai hitam, supaya

dapat menyerap panas dengan baik.

Gambar 9 Skema silinder yang digunakan pada variasi jenis absorber

(a. absorber alumunium foil ; b. absorber tisu atau kain)


18

Pada variasi jumlah massa air di dalam bak, penelitian akan

membandingkan efek perbedaan massa air terhadap penggunaan variasi

silinder berkaki yang diselubungkan tisu dengan konvensional. Pada variasi

ini mempergunakan massa air didalam bak sebesar 0,6 liter dan 1,5 liter.

Tabel 1 Hubungan massa air yang terpanasi dalam suatu

saat dengan jumlah silinder

No Jumlah Silinder Berkaki

(buah)

Massa Air Yang Terpanasi Satu Saat

(kg)

1 3 1,21

2 6 0,93

3 12 0,36

Pada variasi jumlah massa air yang dipanasi pada satu saat diwakilkan

dengan jumlah silinder berkaki yang diselubungkan oleh tisu yaitu 3 ,6 ,dan

12 silinder. Tabel 1 merupakan hubungan jumlah silinder yang digunakan

dengan massa air yang terpanasi dalam satu saat. Pada variasi ini, massa air

yang terpanasi dalam satu saat merupakan massa air yang berada pada luasan

½ selimut silinder(permukaan atas silinder) ditambah dengan massa air di

celah-celah. Luasan ini diperhitungkan karena secara langsung terkena radiasi

panas. Setiap satu silinder tertampung massa air 1,1 gr sedangkan pada

jumlah silinder 3, 6, dan 12 silinder tertampung massa air masing-masing 3,3

gr, 6,6 gr, dan 13,2 gr. Pada bak absorber terdapat celah air yang berada

antara silinder satu dengan yang lainnya yang secara langsung terpanasi (lihat

Gambar 29). Celah air yang diperhitungkan merupakan hasil perkalian antara

luasan celah dengan kedalaman air. Semakin banyak silinder yang digunakan,

semakin sedikit celah yang tersedia, sehingga massa air yang terpanasi satu

saat akan semakin sedikit. Gambar 10 merupakan tata letak penggunaan

silinder didalam bak pada variasi massa air yang terpanasi dalam satu saat.


19

Gambar 10 Skema tata letak pada penggunaan variasi massa air yang

terpanasi dalam satu saat

Pengambilan data dilakukan di dalam ruangan menggunakan lampu

pemanas. Terdiri dari 3 buah lampu pemanas dengan masing-masing lampu

memiliki daya secara total setara dengan 375 W. Lampu dipasang dalam

rangka besi yang diposisikan sejajar dengan kemiringan kaca penutup.

Radiasi lampu pemanas yang diperoleh rata-rata sebesar 712 W/m2 diukur

menggunakan solarmeter. Penggunaan kipas angin untuk menciptakan aliran

angin diatas permukaan kaca, sehingga suhu kaca tidak terlalu panas.

Gambar 11 Skema keseluruhan alat distilasi energi surya jenis

bak beserta lampu pemanas dan kipas angin

Secara rinci, skema alat distilasi pada Gambar 11 terdiri dari: (1)

rangka alat distilasi, (2) kipas angin, (3) rangka kipas angin dan lampu, (4)

lampu pemanas, (5) alat distilasi, (6) base alat distilasi, (7) wadah penampung

air bersih.


20

3.2. Peralatan Pendukung Pengambilan Data

Pada penelitian ini, digunakan beberapa peralatan untuk mendukung

proses pengambilan data diantaranya :

1. Dallas Semiconductor Temperatur Sensors (TDS), untuk memonitor

dan merekam temperatur di beberapa titik alat penelitian.

2. Sensor Level, untuk mengukur ketinggian air hasil distilasi dalam

wadah penampung.

3. Solarmeter, untuk mengukur intensitas energi yang dipancarkan oleh

lampu pemanas.

4. Mikrokontroler Arduino, aplikasi yang digunakan untuk melihat hasil

pembacaan sensor-sensor yang digunakan pada penelitian.

3.3. Parameter yang Divariasikan

Terdapat beberapa jenis parameter yang akan divariasikan pada

penelitian ini, antara lain :

1. Variasi dengan jenis absorber silinder di dalam bak distilasi, yaitu

absorber alumunium foil, kain, tisu, dan konvensional.

2. Variasi jumlah massa air yang berada didalam bak distilasi yaitu 0,6

liter dan 1,5 liter.

3. Variasi massa air yang terpanasi dalam suatu saat yang diwakilkan

pada jumlah silinder, (seperti pada Tabel 1).

3.4. Langkah Analisis

Penelitian ini akan menganalisis efek jenis absorber yang di dalam

bak distilasi, efek massa air yang berada didalam bak, dan efek massa air

yang terpanasi pada satu saat. Secara rinci, analisis yang dilakukan dibagi

dalam tiga kelompok sebagai berikut :

1. Menganalisis efek variasi jenis absorber di dalam bak distilasi, akan

dilakukan perbandingan antara 3 jenis absorber yang diselubungkan

pada silinder yaitu alumunium foil, kain, dan tisu. Pada variasi


21

absorber tisu dan kain, penelitian dilakukan dengan menyelubungkan

tisu maupun kain pada silinder berkaki. Pada jenis absorber

alumunium foil, silinder yang digunakaan secara langsung bersentuh

dengan air dalam hal ini tidak berkaki.

2. Menganalisis efek massa air yang berada didalam bak dilakukan

perbandingan dengan massa air 0,6 liter dan 1,5 liter. Penelitian akan

membandingkan pada alat distilasi dengan menggunakan silinder tisu

berkaki dibandingkan konvensi onal.

3. Menganalisis efek variasi massa air yang dipanasi pada satu saat

diwakilkan pada penggunaan jumlah silinder tisu berkaki yaitu 3, 6,

dan 12 silinder, dengan massa air yang sama yaitu 1,5 liter.

3.5. Variabel yang Diukur

Pada penelitian ini, terdapat beberapa variabel yang diukur, diantaranya

1. Temperatur absorber, Tw (°C)

2. Temperatur kaca penutup, Tg (°C)

3. Volume air yang dihasilkan, m (liter)

4. Jumlah energi surya yang datang, G (W/m2)

5. Lama waktu pengambilan data, t (detik)

3.6. Langkah Penelitian

Penelitian diawali dengan pembuatan alat, dan berakhir pada

analisis data. Secara rinci, langkah-langkah penelitian sebagai berikut :

1. Mempersiapkan alat distilasi jenis absorber bak beserta dengan

peralatan pendukung pengambilan data.

2. Melakukan pengambilan data untuk setiap variasi yang dilakukan yaitu:

a. Variasi dengan jenis absorber yaitu alumunium foil, tisu, kain, dan

konvensional.

b. Variasi dengan massa air yang berada didalam bak absorber dengan

massa air 0,6 liter dan 1,5 liter


22

c. Variasi pada massa air yang terpanasi dalam satu saat yang

diwakilkan pada jumlah silinder tisu berkaki yaitu 3, 6 ,dan 12

silinder serta konvensional dengan massa air 1,5 liter

3. Pencatatan dan perekaman data dilakukan tiap 10 detik selama 2 jam

dalam temperatur ruangan. Data yang dicatat antara lain : temperatur air

(Tw), temperatur kaca (Tg), energi surya (lampu pemanas) yang diterima

alat (G), dan jumlah air yang dihasilkan (m).

4. Sebelum melakukan pengambilan data untuk setiap variasi, kondisi alat

distilasi harus diperiksa dan dilakukan pembersihan pada kaca penutup

dan absorber untuk memastikan tidak adanya kebocoran maupun

kerusakan pada sensor

5. Melakukan pengolahan dan analisis data menggunakan Persamaan (1)

sampai (7).


23

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

Pada subbab ini, dipaparkan hasil pengambilan data yang dilakukan

selama 2 jam di dalam ruangan. Data yang disajikan merupakan hasil rata -

rata tiap 10 menit menggunakan peralatan pendukung pengambilan data.

Intensitas energi surya yang masuk alat (G), berasal dari radiasi 3 buah

lampu pemanas yang digunakan, dan dianggap konstan untuk setiap

pengambilan data.

Tabel 2 Data penelitian variasi konvensional dengan massa air

didalam bak 1,5 liter

Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 30,66 37,06 0,00 712,55

20 39,27 41,15 0,00 712,55

30 47,30 43,30 0,00 712,55

40 53,97 45,24 0,00 712,55

50 59,18 46,99 0,00 712,55

60 63,24 48,26 0,00 712,55

70 66,32 49,40 0,00 712,55

80 68,60 50,13 9,66 712,55

90 70,27 50,86 22,75 712,55

100 71,44 51,39 36,98 712,55

110 72,37 51,89 59,66 712,55

120 73,00 52,05 76,00 712,55


24

Tabel 3 Data penelitian variasi konvensional dengan massa air

didalam bak 0,6 liter

Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 37,27 36,32 0,00 712,55

20 52,96 41,69 0,00 712,55

30 62,11 45,56 0,00 712,55

40 66,75 47,74 0,00 712,55

50 69,49 49,15 0,00 712,55

60 71,06 49,50 0,00 712,55

70 72,13 49,99 11,00 712,55

80 72,73 50,31 27,99 712,55

90 73,27 50,86 40,76 712,55

100 73,92 51,24 58,04 712,55

110 74,22 51,44 69,37 712,55

120 74,42 51,76 99,00 712,55

Tabel 4 Data penelitian variasi 12 silinder berkaki dengan

alumunium foil pada massa air didalam bak 1,5 liter

Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 46,74 39,03 0,00 712,55

20 57,60 46,38 0,00 712,55

30 61,71 48,55 0,00 712,55

40 65,01 49,74 0,00 712,55

50 67,58 50,48 0,00 712,55

60 69,43 51,31 0,00 712,55

70 71,33 51,95 6,13 712,55

80 72,65 52,18 16,74 712,55

90 73,75 52,67 27,26 712,55

100 74,72 53,01 33,98 712,55

110 75,35 53,36 49,34 712,55

120 75,13 53,73 67,00 712,55


25

Tabel 5 Data penelitian variasi 12 silinder berkaki diselubungkan

dengan kain pada massa air didalam bak 1,5 liter


dengan tisu pada massa air didalam bak 1,5 liter

Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 54,71 42,74 0,00 712,55

20 65,92 51,58 0,00 712,55

30 69,54 52,42 0,00 712,55

40 70,83 52,82 6,49 712,55

50 71,48 53,23 14,47 712,55

60 72,35 53,70 23,81 712,55

70 72,97 54,18 30,70 712,55

80 73,62 54,45 44,32 712,55

90 74,04 54,74 58,96 712,55

100 74,63 55,14 72,78 712,55

110 74,99 55,24 84,73 712,55

120 75,44 55,52 102,00 712,55

Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 51,82 41,19 0,00 712,55

20 63,27 51,09 0,00 712,55

30 66,16 53,19 0,11 712,55

40 67,74 53,48 5,15 712,55

50 68,83 53,44 14,30 712,55

60 69,64 53,57 26,02 712,55

70 70,70 53,83 36,45 712,55

80 71,18 54,61 52,36 712,55

90 71,85 54,90 68,02 712,55

100 72,50 55,29 85,43 712,55

110 72,99 55,31 103,78 712,55

120 73,31 55,52 124,00 712,55


26



Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 45,88 40,12 0,00 712,55

20 55,56 47,20 0,00 712,55

30 58,86 48,84 0,00 712,55

40 61,02 50,04 0,00 712,55

50 62,84 50,91 0,00 712,55

60 64,62 51,45 4,18 712,55

70 66,23 51,95 14,35 712,55

80 67,64 52,68 26,46 712,55

90 69,00 53,49 39,39 712,55

100 70,05 53,80 57,11 712,55

110 71,01 54,42 74,52 712,55

120 71,84 54,84 98,00 712,55



Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 43,27 37,99 0,00 712,55

20 53,01 44,42 0,00 712,55

30 56,29 46,07 0,00 712,55

40 58,78 47,45 0,00 712,55

50 61,25 48,69 0,00 712,55

60 63,55 49,98 0,00 712,55

70 65,48 51,14 0,10 712,55

80 67,14 51,91 11,54 712,55

90 68,30 52,75 25,78 712,55

100 69,40 53,42 38,38 712,55

110 70,27 54,17 57,43 712,55

120 70,95 54,56 73,00 712,55


27



Menit

ke

Temperatur

Absorber

(°C)

Temperatur

Kaca

(°C)

Hasil

(ml)

G

(W/m2)

10 55,43 41,72 0,00 712,55

20 66,25 50,61 0,00 712,55

30 68,91 52,61 0,01 712,55

40 70,43 52,74 7,41 712,55

50 71,52 53,50 21,37 712,55

60 72,70 54,26 35,57 712,55

70 73,58 54,98 56,23 712,55

80 74,23 55,16 76,34 712,55

90 74,77 55,52 101,06 712,55

100 75,01 55,75 127,43 712,55

110 75,28 55,96 138,71 712,55

120 75,56 56,37 150,00 712,55

4.2. Hasil Pengolahan Penelitian

Tabel 10 Hasil perhitungan konvensional dengan massa air didalam bak 1,5 liter

Menit

ke

ΔT

(°C)

Pw Pg hfg qkonv quap qrad G md η

(%) (Pa) (kJ/kg) W/m2 kg/m2

10 -6,40 4321 5934 2428,5 0,00 0,00 -37,78 712,55 0,00 0,00

20 -1,87 6657 7347 2407,9 0,00 0,00 -11,76 712,55 0,00 0,01

30 4,00 10199 8236 2388,7 0,00 0,00 26,40 712,55 0,00 0,01

40 8,73 14489 9135 2372,5 0,00 0,00 59,93 712,55 0,00 0,00

50 12,19 18880 10030 2359,8 0,00 0,00 86,43 712,55 0,00 0,00

60 14,97 23025 10736 2349,8 0,00 0,00 108,79 712,55 0,00 0,00

70 16,92 26641 11406 2342,2 0,00 0,00 125,33 712,55 0,00 0,00

80 18,46 29579 11853 2336,6 22,81 356,22 138,66 712,55 0,09 6,15

90 19,40 31897 12320 2332,4 29,37 482,07 147,33 712,55 0,12 12,88

100 20,05 33597 12663 2329,5 30,82 523,58 153,40 712,55 0,35 18,85

110 20,48 35002 13003 2327,2 47,69 833,54 157,68 712,55 0,57 27,65

120 20,95 35979 13114 2325,6 33,79 600,17 161,88 712,55 0,72 32,28


28

Tabel 11 Hasil perhitungan konvensional dengan massa air didalam bak 0,6 liter

Menit

ke

ΔT

(°C)


(%) Pa kJ/kg W/m2 kg/m2

10 0,95 5998 5714 2412,74 0,00 0,00 5,75 712,55 0,00 0,00

20 11,28 13754 7562 2374,96 0,00 0,00 75,78 712,55 0,00 0,00

30 16,55 21802 9293 2352,63 0,00 0,00 118,16 712,55 0,00 0,00

40 19,01 27181 10441 2341,15 0,00 0,00 140,09 712,55 0,00 0,00

50 20,34 30804 11255 2334,36 0,00 0,00 152,71 712,55 0,00 0,00

60 21,55 33038 11466 2330,46 0,00 0,00 163,25 712,55 0,00 0,00

70 22,14 34634 11763 2327,79 24,05 404,16 168,89 712,55 0,10 8,01

80 22,42 35556 11966 2326,28 36,47 624,40 171,71 712,55 0,27 17,84

90 22,41 36399 12314 2324,93 26,80 468,64 172,51 712,55 0,39 23,08

100 22,68 37441 12567 2323,29 35,53 633,95 175,39 712,55 0,55 29,58

110 22,78 37924 12701 2322,55 23,08 415,80 176,53 712,55 0,66 32,15

120 22,66 38250 12912 2322,05 59,72 1086,34 176,04 712,55 0,94 42,05

Tabel 12 Hasil perhitungan 12 silinder dengan alumunium foil pada massa air didalam

bak 1,5 liter

Menit

ke

ΔT

(°C)



10 7,71 9899 6574 2390,0 0,00 0,00 49,67 712,55 0,00 0,00

20 11,22 17447 9713 2363,7 0,00 0,00 78,73 712,55 0,00 0,00

30 13,16 21386 10898 2353,6 0,00 0,00 95,08 712,55 0,00 0,00

40 15,28 25056 11608 2345,5 0,00 0,00 112,67 712,55 0,00 0,00

50 17,11 28241 12071 2339,1 0,00 0,00 128,07 712,55 0,00 0,00

60 18,12 30720 12616 2334,5 0,00 0,00 137,29 712,55 0,00 0,00

70 19,38 33437 13046 2329,8 13,17 225,58 148,53 712,55 0,06 4,46

80 20,47 35439 13202 2326,5 22,05 389,66 158,05 712,55 0,16 10,66

90 21,07 37159 13545 2323,7 21,19 386,26 163,86 712,55 0,26 15,44

100 21,70 38741 13789 2321,3 13,16 246,14 169,75 712,55 0,32 17,32

110 21,99 39792 14037 2319,7 29,53 562,73 172,75 712,55 0,47 22,86

120 21,40 39426 14314 2320,3 33,88 647,01 168,19 712,55 0,63 28,46


29

Tabel 13 Hasil perhitungan 12 silinder berkaki diselubungkan dengan kain pada massa

air didalam bak 1,5 liter

Menit

ke

ΔT

(°C)



10 11,97 15053 7996 2370,7 0,00 0,00 81,49 712,55 0,00 0,00

20 14,33 26141 12795 2343,2 0,00 0,00 107,02 712,55 0,00 0,00

30 17,13 30874 13366 2334,2 0,00 0,00 130,48 712,55 0,00 0,00

40 18,00 32704 13653 2331,0 13,88 239,03 138,24 712,55 0,06 8,27

50 18,25 33664 13946 2329,4 16,69 293,43 140,79 712,55 0,14 14,75

60 18,64 34970 14292 2327,2 19,03 343,33 144,69 712,55 0,23 20,23

70 18,79 35928 14649 2325,7 13,73 253,10 146,52 712,55 0,29 22,36

80 19,16 36952 14858 2324,1 26,63 499,53 150,07 712,55 0,42 28,24

90 19,31 37636 15075 2323,0 28,24 537,00 151,67 712,55 0,56 33,39

100 19,49 38588 15391 2321,5 26,17 506,89 153,76 712,55 0,69 37,10

110 19,75 39194 15468 2320,6 22,40 437,69 156,20 712,55 0,80 39,26

120 19,91 39941 15696 2319,5 31,95 632,95 157,97 712,55 0,97 43,33

Tabel 14 Hasil perhitungan 12 silinder berkaki diselubungkan dengan tisu pada massa


Menit

ke

ΔT

(°C)



10 10,63 12955 7366 2377,7 0,01 0,11 70,87 712,55 0,00 0,01

20 12,19 23065 12466 2349,8 0,00 0,00 89,68 712,55 0,00 0,01

30 12,97 26443 13919 2342,6 0,24 3,78 97,63 712,55 0,00 0,18

40 14,26 28446 14128 2338,7 11,40 186,21 108,26 712,55 0,05 6,56

50 15,40 29901 14094 2336,0 20,21 337,46 117,47 712,55 0,14 14,57

60 16,07 31016 14196 2334,0 25,38 432,25 123,12 712,55 0,25 22,11

70 16,87 32516 14388 2331,4 21,96 383,99 129,99 712,55 0,35 26,54

80 16,57 33219 14979 2330,1 32,68 585,23 128,43 712,55 0,50 33,36

90 16,94 34211 15205 2328,5 31,56 575,85 131,90 712,55 0,64 38,52

100 17,21 35204 15512 2326,9 34,35 639,61 134,58 712,55 0,81 43,54

110 17,68 35957 15523 2325,6 35,84 673,94 138,58 712,55 0,98 48,09

120 17,80 36474 15693 2324,8 39,08 742,51 139,84 712,55 1.17 52,67


30

Tabel 15 Hasil perhitungan 6 silinder berkaki dengan diselubungkan tisu pada massa


Menit

ke

ΔT

(°C)



10 5,75 9453 6961 2392,10 0,00 0,00 37,12 712,55 0,00 0,00

20 8,37 15731 10144 2368,64 0,00 0,00 58,38 712,55 0,00 0,00

30 10,01 18581 11071 2360,60 0,00 0,00 71,49 712,55 0,00 0,00

40 10,99 20682 11794 2355,29 0,00 0,00 79,65 712,55 0,00 0,00

50 11,93 22588 12351 2350,83 0,00 0,00 87,53 712,55 0,00 0,00

60 13,17 24595 12708 2346,43 12,57 184,68 97,67 712,55 0,05 4,23

70 14,28 26528 13043 2342,45 24,29 373,10 106,97 712,55 0,14 10,97

80 14,96 28313 13548 2338,96 27,61 443,25 113,15 712,55 0,26 17,25

90 15,51 30134 14135 2335,57 28,19 472,92 118,48 712,55 0,38 22,59

100 16,25 31582 14364 2332,98 37,53 647,18 124,82 712,55 0,64 29,29

110 16,60 32974 14829 2330,56 35,71 635,17 128,43 712,55 0,71 34,62

120 17,00 34194 15157 2328,51 46,96 855,92 132,25 712,55 0,93 41,63



Menit

ke

ΔT

(°C)


(%) (Pa) (kJ/kg) W/m2 kg/m2

10 5,28 8225 6227 2398,37 0,00 0,00 33,29 712,55 0,00 0,00

20 8,59 13789 8746 2374,84 0,00 0,00 58,50 712,55 0,00 0,00

30 10,22 16326 9553 2366,87 0,00 0,00 71,17 712,55 0,00 0,00

40 11,33 18512 10280 2360,78 0,00 0,00 80,37 712,55 0,00 0,00

50 12,56 20913 10981 2354,73 0,00 0,00 90,60 712,55 0,00 0,00

60 13,57 23369 11757 2349,08 0,00 0,00 99,50 712,55 0,00 0,00

70 14,33 25608 12503 2344,31 0,26 3,88 106,59 712,55 0,00 0,08

80 15,23 27669 13014 2340,20 26,99 422,45 114,53 712,55 0,11 7,35

90 15,56 29185 13597 2337,32 32,24 525,58 118,02 712,55 0,24 14,60

100 15,98 30675 14084 2334,59 27,51 464,70 122,19 712,55 0,36 19,56

110 16,10 31898 14642 2332,42 40,23 701,62 124,01 712,55 0,54 26,61

120 16,38 32879 14943 2330,73 32,17 573,05 126,83 712,55 0,69 31,01


31



Menit

ke

ΔT

(°C)


(%) (Pa) (KJ/kg) W/m2 kg/m2

10 13,71 15626 7575 2368,96 0,00 0,00 93,25 712,55 0,00 0,00

20 15,64 26546 12154 2342,41 0,00 0,00 116,43 712,55 0,00 0,00

30 16,30 30001 13502 2335,81 0,02 0,27 123,91 712,55 0,00 0,01

40 17,69 32123 13594 2332,03 15,99 272,59 135,49 712,55 0,07 9,44

50 18,02 33719 14138 2329,31 29,05 513,40 139,22 712,55 0,20 21,78

60 18,44 35511 14713 2326,36 28,42 521,73 143,66 712,55 0,34 30,22

70 18,61 36900 15263 2324,14 40,08 758,31 146,03 712,55 0,53 40,95

80 19,06 37936 15409 2322,53 38,37 737,61 150,18 712,55 0,72 48,64

90 19,25 38833 15697 2321,16 46,34 906,11 152,25 712,55 0,96 57,24

100 19,26 39233 15885 2320,55 48,98 966,01 152,65 712,55 1.21 64,95

110 19,31 39675 16055 2319,89 20,78 413,49 153,41 712,55 1.31 64,28

120 19,19 40151 16394 2319,18 20,52 413,37 152,85 712,55 1.42 63,71

4.3. Pembahasan

4.3.1. Efek Variasi Jenis Absorber Terhadap Efisiensi Alat Distilasi

Gambar 12 Hasil air distilasi pada variasi jenis absorber

Gambar 12 adalah hasil distilasi energi surya dengan variasi jenis

absorber yaitu alumunium foil, kain, tisu, dan konvensional. Diketahui jenis

absorber tisu memiliki hasil distilasi terbaik dibandingkan dengan jenis

67,00

102,00

124,00

76,00

0

20

40

60

80

100

120

140

Alumunium

foil

Kain Tisu Konvensional

Ha

sil

Air

Dis

tila

si (

ml)

Jenis Absorber


32

absorber lain. Ini dikarenakan nilai absorbtivitas pada jenis absorber yang

berbeda. Pada absorber tisu, ketika air naik ke permukaan karena aksi

kapilaritas, tisu yang terkena air akan tembus pandang(transparan) sehingga

silinder yang diselubungi tisu akan terlihat. Silinder dibuat dari bahan

alumunium yang memiliki nilai absortivitas lebih tinggi dibandingkan

dengan kain, sehingga panas yang diserap lebih baik. Panas yang diserap

oleh silinder akan memanaskan air yang berada di dalam tisu juga lebih

cepat, sehingga air lebih cepat menguap. Alasan lainnya adalah tipisnya

lapisan tisu dibandingkan dengan yang lain. Ini dibuktikan dengan tebal tisu

yang memiliki tebal yaitu 0,14 mm, sedangkan kain memiliki ketebalan 0,7

mm. Jika dilihat dari ketebalannya maka air yang terkandung pada ketebalan

tisu yang memiliki massa air yang lebih sedikit. Ini dibuktikan dengan

mengukur massa air yang berada pada kain dan tisu, didapatkan tisu dapat

menampung massa air sekitar 1,1 gr tiap silinder. Sedangkan pada kain,

dapat menampung sekitar 2,77 gr tiap silinder. Massa air lebih sedikit

menyebabkan lebih cepatnya waktu untuk memanaskan massa air yang ada,

pemanasan yang lebih cepat akan mengoptimalkan penguapan sehingga

hasil distilasi lebih banyak (Setyaji & Sambada, 2018).

Gambar 13 Efisiensi alat distilasi pada variasi jenis absorber

Gambar 13 merupakan efisiensi dari variasi jenis absorber,

didapatkan bahwa nilai efisiensi tertinggi terjadi pada jenis absorber yaitu

28,46%

43,33%

52,67%

32,28%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Alumunium

foil


Efi

sien

si (

%)

Jenis Absorber


33

tisu dan terendah adalah jenis absorber alumunium foil. Pada absorber jenis

alumunium foil, penggunaan alumunium foil bertujuan untuk menyerap

lebih banyak panas karena nilai absorbtivitas alumunium foil berwarna

hitam yang tinggi. Pemberian warna hitam berguna untuk meningkatkan

daya serap energi panas (Velmurugan & Srithar, 2007). Alumunium foil

akan memanasi kain dibawahnya, kain yang menerima panas dari

alumunium foil diharapkan lebih cepat menguapkan air yang berada dipori-

pori kain. Namun pada penelitian ini memiliki hasil dan efisiensi yang

terendah. Ini kemungkinan dikarenakan kontak antara alumunium foil dan

kain tidak baik, artinya antara alumunium foil dengan kain tidak seluruhnya

bersentuhan (memiliki celah udara) seperti pada Gambar 14. Celah udara

ini menghambat proses perpindahan panas dari alumunium foil ke kain,

yang menyebabkan kain lebih lama terpanasi. Disamping itu terdapat rugi-

rugi energi yang berpindah dari alumunium foil kedalam air bak. Rugi-rugi

panas yang berpindah dari alumunium foil ke air sekitar bak membuat

semakin lama proses pemanasan air yang berada di kain, sehingga

penguapan semakin tidak efektif. Efek lanjutan dari penguapan yang kurang

efektif akan berpengaruh pada temperatur kaca yang rendah.

Gambar 14 Skema celah udara pada jenis absorber alumunium foil

Efisiensi alat distilasi air energi surya sendiri dipengaruhi oleh

beberapa faktor antara lain beda temperatur antara temperatur kaca dan

temperatur absorber (ΔT), quap, dan qkonveksi . Gambar 15 menunjukkan nilai

beda temperatur rata-rata dari waktu ke waktu selama 2 jam pengambilan

data. Nilai ΔT ini berpengaruh terhadap proses penguapan dan

pengembunan.


34

Gambar 15 Perubahan beda temperatur (ΔT) rata-rata tiap 10 menit

pada variasi jenis absorber

Nilai ΔT menunjukkan kecenderungan yang selalu meningkat untuk

seluruh variasi. Terlihat bahwa ΔT pada jenis konvensional pada menit awal

memiliki nilai negatif. Ini dikarenakan temperatur kaca yang lebih tinggi

dibandingkan dengan temperatur absorber. Beda temperatur (ΔT)

merupakan hasil dari pengurangan temperatur absorber dengan temperatur

kaca (Hayuningtyas & Sambada, 2018). Temperatur absorber pada jenis

konvensional adalah temperatur air yang ada disekitar bak, untuk mengukur

temperatur air digunakan sensor. Sensor temperatur diletakkan didalam air

sehingga untuk memanaskan air membutuhkan waktu yang cukup lama agar

temperatur seluruh air memiliki panas yang merata. Inilah yang

menyebabkan pada menit awal penelitian temperatur absorber lebih rendah

dibandingkan temperatur kaca sehingga menghasilkan nilai negatif hingga

menit ke-30, ΔT mulai bernilai positif dapat dilihat pada Tabel 2 yang mana

temperatur absorber memiliki temperatur yang lebih panas dibandingkan

dengan temperatur kaca. Didapat pula ΔT pada tisu dan kain memiliki

kecenderungan peningkatan yang hampir sama, sedangkan pada alumunium

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120

ΔT

(o

C)

Waktu (menit)

Al Foil Kain Tisu Konvensional


35

foil memiliki kecenderungan yang lebih tinggi daripada tisu dibandingkan

kain. Nilai ΔT yang besar pada absorber alumunium foil seharusnya

memiliki penguapan dan pengembunan yang efektif yang akan memiliki

hasil distilasi yang lebih baik, namun kenyataannya tidak demikian. Nilai

ΔT yang besar pada absorber ini dikarenakan temperatur kaca terlalu

rendah. Temperatur kaca yang terlalu rendah mengindikasikan sedikitnya

pengembunan yang terjadi pada kaca, pengembunan yang sedikit ini

disebabkan oleh penguapan yang terjadi kurang efektif (Antanasius Tri

Sulistiyo, 2019). Ini akibat dari celah udara yang terjadi pada absorber

alumunium foil, seperti dijelaskan sebelumnya pada Gambar 14.

Gambar 16 Qkonveksi rata-rata pada variasi jenis absorber

Faktor kedua yang mempengaruhi hasil akhir distilasi yaitu nilai

qkonveksi. Nilai qkonveksi menggambarkan energi yang dipindahkan dari air

panas yang tertampung dalam absorber ke permukaan kaca bagian dalam.

Terlihat pada Gambar 16 nilai qkonveksi rata-rata terendah terjadi pada variasi

jenis absorber alumunium foil dan yang terbesar terjadi pada absorber tisu.

Seperti dijelaskan sebelumnya, bahwa alumunium foil memiliki hasil yang

rendah disebabkan karena penguapan yang terjadi rendah. Membutuhkan

waktu yang lebih lama agar uap yang berada dipermukaan silinder

berkumpul dan makin lama akan naik ke kaca.

11,08

16,56

21,06

13,71

0

5

10

15

20

25

Alumunium

foil


Q K

on

vek

si (

W/m

2)

Jenis Absorber


36

Faktor lainnya yang mempengaruhi hasil distilasi adalah quap. Nilai

quap menunjukkan besarnya energi yang digunakan untuk proses penguapan

air (quap) yang merupakan fungsi hasil air distilasi per satuan luas. Oleh

karena itu, nilai quap dapat menjadi indikator seberapa besar air yang dapat

diuapkan tiap satu m2. Nilai quap merupakan fungsi dari qkonveksi, sehingga

semakin kecil qkonveksi maka quap juga akan semakin kecil.

Gambar 17 Quap rata-rata pada variasi jenis absorber

Proses penguapan akan berlangsung baik jika quap yang ada memiliki

nilai yang baik, sedangkan nilai quap pada variasi absorber tisu memiliki

nilai tertinggi, ini sejalan dengan nilai qkonveksi. Pada Gambar 17, nilai quap

pada variasi absorber tisu memiliki nilai tertinggi. Hasil ini menunjukkan

bahwa proses penguapan air pada variasi absorber tisu merupakan yang

terbaik, sehingga menghasilkan hasil distilasi yang lebih banyak. Dalam

pengamatan pada saat eksperimen, jenis absorber tisu menghasilkan embun

droplet lebih cepat. Embun jenis droplet dapat memberikan hasil yang lebih

optimal karena setelah embun droplet mengalir ke saluran penampung,

permukaan kaca akan menjadi bersih sehingga panas matahari dapat masuk,

dan embun baru akan terbentuk kembali. Akan tetapi, jenis embun ini

sekaligus menjadi isolator panas karena menghalangi panas matahari yang

masuk (Pamungkas, 2019) .

204,78

311,91

380,08

232,97

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Alumunium

foil


Qu

ap

(W

/m2)

Jenis Absorber


37

Gambar 18 Temperatur absorber, temperatur kaca, dan beda temperatur

rata-rata pada variasi jenis absorber

Gambar 18 merupakan nilai rata-rata dari temperatur kaca dan

temperatur absorber pada variasi jenis absorber. Terlihat bahwa nilai

temperatur absorber rata-rata tertinggi terjadi pada kain. Ini dikarenakan

penggunaan silinder dan kain yang dipakai berwarna hitam. Warna hitam

memiliki sifat absortivitas yang besar, ini memungkinkan lebih efektif

panas yang terserap pada kain dari awal penelitian hingga akhir penelitian.

Namun pada absorber kain, hasil dan efisiensi bukan merupakan yang

terbaik, ini disebabkan kain memiliki ketebalan yang lebih besar

dibandingkan dengan tisu sehingga massa air yang terkandung didalam kain

lebih banyak. Air yang terpanasi dalam satu saat lebih banyak membuat

waktu untuk memanaskan lebih lama, sehingga penguapan menjadi kurang

efektif (Tiwari & Tiwari, 2006). Pada jenis absorber konvensional memiliki

temperatur rata-rata absorber dan kaca yang terkecil dibandingkan dengan

absorber lain. Temperatur absorber yang rendah dikarenakan massa air

yang banyak pada bak absorber, sehingga membutuhkan waktu yang lebih

lama untuk memanaskan air, lamanya pemanasan akan menyebabkan lebih

lamanya terjadi penguapan sehingga hasil distilasi yang rendah.

67,5870,87

68,33

59,63

50,2052,98 52,95

47,31

17,38 17,89 15,3812,32

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Alumunium

foil


Tem

per

atu

r (°C

)

Jenis Absorber

Temperatur Absorber Temperatur Kaca Beda Temperatur


38

4.3.2. Efek Jumlah Massa Air Didalam Bak Terhadap Efisiensi Alat

Distilasi

Gambar 19 Hasil air distilasi pada variasi massa air didalam bak

Pada Gambar 19 menunjukan perbandingan hasil akhir variasi tisu

dengan konvensional pada jumlah massa air yaitu 0,6 liter dan 1,5 liter.

Terlihat bahwa hasil air distilasi maksimum diperoleh pada jumlah massa

air 0,6 liter, baik pada hasil distilasi tisu maupun konvensional. Pada massa

air 0,6 liter terjadi peningkatan hasil distilat sebesar 52% saat penggunaan

silinder berkaki diselubungkan tisu, sedangkan untuk massa air 1,5 liter

memiliki peningkatan hasil yang lebih tinggi yaitu sebesar 63%. Hal

tersebut menunjukan bahwa penggunaan tisu lebih efektif pada massa air

yang lebih banyak. Pada massa air yang sedikit, aksi kapilaritas air untuk

mencapai permukaan puncak silinder akan semakin sulit. Sulitnya air untuk

naik hingga kepermukaan disebabkan karena jarak permukaan air dengan

permukaan silinder yang cukup tinggi, sehingga membutuhkan waktu yang

lebih lama untuk mencapai puncak silinder. Ini juga menyebabkan

permukaan silinder pada massa air yang lebih sedikit terjadi sedikit

kekeringan diakhir eksperimen.

150,00

124,00

99,00

76,00

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0,6 liter 1,5 liter

Ha

sil

Air

Dis

tila

si (

ml)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvensional


39

Gambar 20 Massa air yang terpanasi dalam satu waktu pada

variasi massa air didalam bak

Gambar 20 menunjukan silinder tisu pada penambahan massa air

dari 0,6 liter menjadi 1,5 liter terjadi peningkatan massa air yang terpanasi

dalam satu saat sebesar 137 %. Pada variasi silinder tisu dengan massa air

0,6 liter dibandingkan 1,5 liter memiliki selisih hasil yang berbeda yaitu 36

ml. Terjadi penurunan hasil sekitar 17,3% pada penambahan massa air

sekitar dari 0,6 liter menjadi 1,5 liter. Hal ini bisa dikarenakan penggunaan

silinder tisu pada bak absorber tidak seluruhnya tertutup oleh silinder,

masih terdapat celah. Celah tersebut merupakan massa air yang berada

disekitar silinder yang terkena panas secara langsung. Ketika celah air

terkena panas maka untuk massa air yang semakin banyak memiliki

ketinggian air lebih tinggi, sehingga massa air yang terpanasi dalam satu

saat juga lebih banyak. (lihat Gambar 21).

Gambar 21 Skema celah air yang terpanasi dalam suatu saat pada

penggunaan silinder bertisu

0,15

0,36

0,6

1,5

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0,6 liter 1,5 literMa

ssa

Air

Ter

pa

na

si S

atu

Sa

at

(kg

)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvesional


40

.

Gambar 22 Efisiensi alat distilasi pada variasi massa air didalam bak

Gambar 22 menunjukan perbandingan efisiensi alat distilasi pada

jenis variasi massa air didalam bak 0,6 liter dan 1,5 liter. Efisiensi

maksimum diperoleh pada variasi tisu dengan massa air total sebesar 0,6

liter yaitu 63,71 % pada penggunaan silinder berkaki dan 42,05 % pada

konvensional. Dapat disimpulkan bahwa efisiensi tertinggi terjadi pada

massa air didalam bak yang lebih sedikit. Ini disebabkan penguapan yang

terjadi tidak hanya dari silinder saja namun juga terjadi penguapan pada

massa air yang berada dicelah. Pengaruh massa air yang lebih sedikit akan

memanaskan air yang berada dicelah silinder lebih cepat karena kalor yang

dibutuhkan untuk memanaskan lebih sedikit, sehingga penguapan yang

terjadi akan lebih efektif. Penguapan yang semakin efektif akan

menghasilkan air distilat yang lebih banyak sehingga efisiensi yang didapat

semakin tinggi.

Pada Gambar 23, temperatur rata rata absorber pada variasi tisu

selalu lebih tinggi dibandingkan dengan konvensional pada perbedaan

massa air didalam bak. Diperoleh kesimpulan bahwa massa air total

memiliki pengaruh terhadap temperatur absorber. temperatur absorber

pada variasi tisu dengan penambahan massa air dalam bak terjadi penurunan

63,71%

52,67%

42,05%

32,28%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

0,6 liter 1,5 liter

Efi

sien

si (

%)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvensional


41

temperatur hingga 4%. Selisih yang besar terjadi bila dibandingkan antara

variasi tisu dengan konvensional, terjadi penurunan temperatur absorber

sebesar 15% pada massa air 1,5 liter

Gambar 23 Temperatur absorber rata-rata pada variasi massa air

didalam bak

Pada variasi konvensional pengukuran sensor berada dibawah dasar

air bukan dipermukaan air. Air yang berada dipermukaan lebih panas karena

air yang dipanaskan oleh absorber akan naik kepermukaan dan yang dingin

akan turun. Temperatur terpanas berada dibagian atas sedangkan bagian

bawah merupakan temperatur terendah. Massa air didalam bak yang

semakin besar membuat waktu memanaskan air menjadi lebih lama,

sehingga temperatur absorber yang merupakan temperatur dasar air

memiliki rata-rata yang lebih rendah karena pengaruh banyaknya massa air

didalam bak.

Pada Gambar 24 terlihat temperatur rata-rata kaca variasi tisu

memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan konvensional pada

massa air yang berbeda didalam bak. Pada variasi tisu dengan semakin

tinggi massa air didalam bak tidak terlalu berpengaruh terhadap temperatur

rata-rata kaca, terjadi penurunan temperatur kaca 0,6 %.

71,14

68,3366,69

59,63

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

0,6 liter 1,5 liter

Tem

per

atu

r A

bso

rber

(°C

)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvensional


42

Gambar 24 Temperatur kaca rata-rata pada variasi massa air

didalam bak

Pada penggunaan tisu dibandingkan dengan konvensional,

temperatur kaca terjadi peningkatan yang signifikan hingga 11%.

Temperatur kaca dipengaruhi oleh radiasi, konveksi, dan penguapan

(Abdenacer & Nafila, 2007). Disimpulkan bahwa temperatur kaca yang

rendah salah satunya mengindikasikan kurang efektifnya pengembunan.

Ketika proses pengembunan, uap akan melepas panas ke kaca yang

mengakibatkan temperatur kaca naik. Jika penguapan tidak terjadi maka

tidak ada panas yang berpindah dari uap ke kaca, sehingga temperatur kaca

akan rendah karena hanya dipengaruhi oleh radiasi dan konveksi.

Nilai ΔT yang semakin besar menunjukan bahwa temperatur

absorber lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur kaca, dengan

temperatur absorber yang semakin tinggi akan mengoptimalkan pada

penguapan air sedangkan temperatur kaca yang rendah memudahkan uap

untuk mengembun di bagian dalam kaca. Dengan penguapan dan

pengembunan yang optimal akan meningkatkan hasil distilasi (Tiwari &

Tiwari, 2006)

53,27 52,95

47,9647,31

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

0,6 liter 1,5 liter

Tem

per

atu

r K

aca

(°C

)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvensional


43

Gambar 25 Perbuahan beda temperatur (ΔT) rata-rata tiap 10 menit pada

variasi massa air didalam bak

Gambar 25 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi massa air

didalam bak. Diketahui bahwa Beda temperatur rata-rata pada variasi

konvensional pada massa air 0,6 liter dan 1,5 liter masing-masing 18,73oC

dan 12,73oC, sedangkan pada silinder tisu masing masing 17,87oC dan

15,38oC. Jumlah massa air didalam bak berpengaruh pada beda temperatur

rata-rata. Penggunaan silinder tisu akan berpengaruh pada temperatur ΔT

rata-rata dibandingkan dengan konvensional, terbukti diperoleh kenaikan

temperatur ΔT rata-rata 15% pada massa air didalam bak 1,5 liter. Hal

tersebut dikarenakan faktor penggunaan tisu yang mempergunakan efek

kapilaritas. Efek kapilaritas akan membuat massa air yang terpanasi lebih

sedikit sehingga air yang diserap akan lebih mudah diuapkan daripada air

yang terdapat pada konvensional. Pada konvensioanl diawal penelitian

terjadi nilai ΔT negatif karena temperatur kaca lebih panas dibandingkan

absorber. Sehingga menyebabkan rata-rata ΔT rendah. Pada massa air 0,6

liter diperoleh pada kedua variasi memiliki ΔT yang cukup besar. Besarnya

ΔT membuat uap yang ada akan langsung naik ke permukaan kaca lalu

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120

ΔT

(oC

)

Waktu (menit)

Tisu(1,5l) Konvensional (1,5l)

Tisu (0,6l) Konvensional (0,6l)


44

mengembun. Penguapan yang efektif membuat hasil air distilasi yang lebih

banyak dibandingkan dengan massa air 1,5 liter.

Gambar 26 menunjukkan nilai qkonveksi pada penggunaan silinder selalu

lebih tinggi daripada variasi dengan konvensional. Rendahnya nilai qkonveksi

pada variasi konvensional, akibat dari banyaknya massa air dalam bak. Massa

air yang terlalu banyak membutuhkan waktu yang lebih lama untuk

memanaskan air, selain itu jarak antara absorber dengan kaca terlalu jauh. Hal

ini menyebabkan proses perpindahan panas dari absorber ke kaca tidak

optimal. Pada penggunaan silinder tisu, kecilnya massa air dan jarak antara

permukaan atas silinder dengan kaca sangat dekat, memungkinkan perpindahan

panas yang terjadi lebih efektif.

Gambar 26 Qkonveksi rata-rata pada variasi massa air didalam bak

Gambar 26 menunjukan penggunaan silinder tisu memiliki nilai

qkonveksi yang lebih tinggi dibandingkan dengan konvensional. Penggunaan

silinder bertisu akan menaikan nilai qkonveksi sebesar 40% pada massa air 0,6

liter. Pada massa air yang semakin tinggi yaitu 1,5 liter kenaikan nilai

qkonveksi sebesar 54 %. Disimpulkan bahwa pada penggunaan silinder akan

lebih efektif pada massa air yang lebih besar. Nilai qkonveksi yang semakin

besar akan meningkatkan nilai quap, tetapi nilai qkonveksi itu sendiri

24,04

21,06

17,14

13,71

0

5

10

15

20

25

30

0,6 liter 1,5 liter

Q K

on

vek

si (

W/m

2)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvensional


45

merupakan rugi-rugi. Semakin tinggi qkonveksi makin tinggi rugi-rugi yang

terjadi, namun hasil juga semakin tinggi. Salah satu faktor yang

mempengaruhi hasil distilasi adalah quap. Nilai quap menunjukkan besarnya

energi yang digunakan untuk proses penguapan. Oleh karena itu, nilai quap

dapat menjadi indikator seberapa besar air yang dapat diuapkan.

Gambar 27 Quap rata-rata pada variasi massa air didalam bak

Gambar 27 menunjukan quap terbesar terjadi pada variasi tisu dengan

massa air 0,6 liter. Variasi konvensional dengan massa air 1,5 liter memiliki

nilai quap terendah. Sementara itu, nilai quap terbaik terdapat pada variasi

dengan jumlah massa air terkecil. Kemudian nilai quap akan semakin menurun

dengan penambahan jumlah massa air sebesar 1,5 liter. Rendahnya nilai quap

akibat dari volume air yang tertampung cukup besar, ini membuat

pemanasan membutuhkan waktu yang lebih lama. Waktu pemanasan yang

lebih lama akan membuat penguapan yang terjadi kurang efektif.

458,57

380,08

302,77

232,97

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0,6 liter 1,5 liter

Q U

ap

(W

/m2)

Jumlah Massa Air

Tisu Konvensional


46

4.3.3. Efek Massa Air Yang Terpanasi Dalam Suatu Saat Terhadap

Efisiensi Alat Distilasi

Gambar 28 Perbandingan variasi jumlah silinder terhadap massa

air yang terpanasi dalam suatu saat

Gambar 28 merupakan perhitungan jumlah massa air yang terpanasi

dalam satu saat. Perhitungan ini merupakan penjumlahan massa air yang

terpanasi dalam satu saat pada permukaan silinder dan sela/celah antar

silinder, seperti Gambar 21. Pada variasi penggunaan silinder, massa air

yang berada dipermukaan satu silinder tertampung sebesar 1,1 gr. Air yang

berada dipermukaan silinder berasal dari naiknya air karena aksi kapilaritas.

Gambar 29 Skema celah air pada variasi penggunaan 12

silinder didalam bak absorber

Pada bak absorber terdapat celah air yang berada antara silinder satu

dengan yang lainnya (lihat Gambar 29) yang secara langsung terpanasi.

Jumlah 12 silinder berkaki hampir seluruhnya menutupi bak absorber,

0,36

0,93

1,21

1,50

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

12 SILINDER 6 SILINDER 3 SILINDER KONVENSIONAL

Ma

ssa

Air

Ter

pa

na

si S

atu

Sa

at

(kg

)

Jumlah Silinder


47

namun tetap memiliki sedikit celah air. Celah air yang diperhitungkan

merupakan hasil perkalian antara luasan celah dengan kedalaman air.

Semakin banyak silinder yang digunakan, semakin sedikit celah yang

tersedia, sehingga massa air yang terpanasi satu saat akan semakin sedikit.

Gambar 30 Hasil air distilasi pada variasi jumlah silinder

Pada Gambar 30 didapatkan bahwa jumlah 12 silinder memiliki

hasil distilasi total yang paling baik yaitu sebesar 124 ml. Penggunaan

jumlah 12 silinder akan memperkecil massa air yang terpanasi pada satu

saat. Massa air yang terpanasi satu saat yang sangat kecil merupakan efek

dari massa air yang tertampung diatas silinder yang sangat kecil. Massa air

yang berada diatas silinder memiliki massa air yang sangat kecil dan lapisan

yang tipis. Sehingga panas yang diterima absorber akan lebih cepat

menguapkan massa air yang berada diatas silinder tersebut. Ketika massa

air pada silinder menguap akan digantikan oleh massa air baru yang naik ke

permukaan karena aksi kapilaritas. Disimpulkan bahwa massa air yang

terpanasi dalam satu saat yang lebih kecil akan memiliki hasil distilasi yang

lebih baik. Namun hal tersebut tidak terjadi pada 3 silinder, secara

kuantitatif jumlah 3 silinder memiliki massa air yang terpanasi lebih sedikit

124,00

98,00

73,00 76,00

0

20

40

60

80

100

120

140

12 Silinder 6 Silinder 3 Silinder Konvensional

Ha

sil

Air

Dis

tila

si (

ml)

Jumlah Silinder


48

dibandingkan dengan konvensional. Selisih hasil distilasi pada kedua variasi

sebesar 3 ml atau 4,1%. Ini kemungkinan besar terjadi karena hasil air

distilat dari proses pengembunan yang terjadi pada variasi 3 silinder masih

banyak yang tertampung pada saluran penampung dan belum sempat jatuh

kebagian bak penampungan hasil air distilasi, sehingga disimpulkan bahwa

penggunaan jumlah 3 silinder tidak terlalu berpengaruh signifikan terhadap

hasil air distilasi.

Gambar 31 Efisiensi alat distilasi pada variasi jumlah silinder

Nilai efisiensi merupakan fungsi dari hasil distilasi. Pada Gambar 31

efisiensi terbaik terjadi pada jumlah silinder 12 buah yaitu 52,57%

sedangkan terendah terjadi pada variasi jumlah silinder 3 buah yang

mewakili 1,22 kg massa air yang terpanasi dalam suatu saat, memiliki

efisiensi 31,01 % dengan efisiensi yang hampir sama dengan konvensional

sebesar 32,28%. Sesuai dengan persamaan 7, jika air menerima panas

dengan energi berguna (Q) yang tetap. Kenaikan temperaturnya tergantung

dari massa air (m), sedangkan kapasitas panas (Cp) merupakan ketetapan

yaitu 4200 J/kgoC. Massa air yang semakin besar maka beda temperatur

(ΔT) akan lebih kecil untuk harga energi berguna (Q) yang sama. ΔT yang

bernilai kecil membuat air akan sulit menguap. Salah satu faktor penguapan

52,67%

41,63%

31,01% 32,28%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%


Efi

sien

si (

%)

Jumlah Silinder


49

adalah temperatur air, temperatur air tinggi akan semakin mudah menguap.

Sehingga pada jumlah silinder 12 memiliki grafik ΔT diawal penelitian yang

lebih tinggi dibandingkan dengan variasi lainnya seperti pada Gambar 32.

Gambar 32 Perubahan Beda temperatur (ΔT) rata-rata tiap 10 menit pada

variasi jumlah silinder

Pada Gambar 32 merupakan beda temperatur rata-rata tiap 10 menit

selama 2 jam penelitian. Grafik ΔT pada penggunaan variasi silinder

diketahui memiliki kecenderungan kenaikan yang hampir sama, sedangkan

konvensional memiliki kecenderungan ΔT yang lebih terlihat peningkatan

yang signifikan dibandingkan penggunaan silinder yang relatif lurus. Hal

tersebut dikarenakan temperatur ΔT konvensional dimulai dari nilai negatif

dibandingkan dengan lainnya. Ini disebabkan karena massa air yang besar,

semakin besar massa air, semakin sulit temperatur air untuk naik dan

membutuhkan waktu yang yang lebih lama untuk memanaskan. Hal ini

menyebabkan penguapan yang terjadi rendah. Pada penggunaan 12 silinder,

pada menit awal penelitian memiliki ΔT yang lebih tinggi. nilai ΔT yang

tinggi mengindikasikan penyerapan panas yang baik pada penggunaan 12

silinder sebagai pengganti absorber. ΔT yang tinggi diawal penelitian akan

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120

ΔT

(°

C)

Waktu (menit)



50

lebih mudah untuk menaikan uap sampai ke bagian permukaan dalam kaca.

Ketika uap sudah berkumpul lebih cepat, maka tekanan parsial pada uap

lebih cepat tinggi. Ini membuat uap dapat mengembun lebih cepat sehingga

hasil air yang didapat lebih banyak dibandingkan konvensional yang

memerlukan waktu lebih lama untuk menguapkan air.

Gambar 33 Qkonveksi rata-rata pada variasi jumlah silinder

Gambar 33 merupakan besar nilai qkonveksi terhadap variasi jumlah

silinder. Terlihat bahwa 12 silinder memiliki qkonveksi sebesar 21,06 W/m2,

Sedangkan terendah pada 3 silinder dengan qkonveksi 13,28 W/m2. Rendahnya

nilai qkonveksi akibat dari banyaknya massa air yang akan dipanaskan pada satu

saat, hal ini menyebabkan proses perpindahan panas dari absorber ke kaca tidak

optimal. Secara umum dapat disimpulkan semakin banyak jumlah silinder

semakin tinggi nilai qkonveksi. Nilai qkonveksi pada persamaan 2 merupakan

rugi-rugi bersamaan dengan qrad , namun qkonveksi akan berpengaruh pada

nilai quap . Quap merupakan fungsi dari qkonveksi, qkonveksi yang semakin besar

maka quap juga akan semakin besar. Nilai quap semakin tinggi maka hasil air

dan efisiensi yang diperoleh juga semakin tinggi (Hayuningtyas &

Sambada, 2018). Gambar 34 menunjukkan kecenderungan quap rata–rata

yang hampir sama dengan qkonveksi rata-rata pada Gambar 33.

21,06

17,74

13,28 13,71

0

5

10

15

20

25


Q k

on

vek

si (

W/m

2)

Jumlah Silinder


51

Gambar 34 Quap rata-rata pada variasi jumlah silinder

Gambar 34 merupakan hasil rata-rata dari quap untuk variasi jumlah

silinder. Quap terbaik terjadi pada jumlah silinder 12 yaitu sebesar 380,08

W/m2. Semakin banyak jumlah silinder maka semakin besar rata-rata quap,

dikarenakan semakin banyak sillinder akan semakin menambah bagian

yang lebih cepat menguapkan air yaitu pada air yang berada diatas silinder

dan mengecilkan massa air yang dipanasi pada suatu saat. Nilai quap dan

qkonveksi akan mempengaruhi proses pembentukan embun pada kaca

penutup. Dari pengamatan selama 2 jam penelitian, semakin banyak jumlah

silinder menunjukan embun yang terbentuk semakin cepat, ini

mengindikasikan pada jumlah silinder yang semakin banyak terjadi laju

penguapan yang semakin efektif. 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.

Gambar 35 merupakan nilai rata-rata temperatur absorber, kaca dan

beda temperatur (ΔT). Diketahui pada variasi 12 silinder memiliki

temperatur absorber yang tinggi dibandingkan variasi lain. Terlihat bahwa

semakin sedikit massa air yang dipanaskan pada suatu saat yang diwakilkan

oleh jumlah silinder yang semakin banyak, maka semakin besar nilai

380,08

301,02

224,27 232,97

0

50

100

150

200

250

300

350

400


Q U

ap

(W

/m2)

Jumlah Silinder


52

temperatur rata-rata absorber dan kaca. Semakin besar temperatur

absorbernya maka semakin besar hasil distilasi yang diperoleh(La Aba,

2008). Sehingga menyebabkan penguapan yang terjadi lebih cepat.

Gambar 35 Temperatur absorber, temperatur kaca, dan beda temperatur

rata-rata pada variasi jumlah silinder

Temperatur kaca yang tinggi dapat mengindikasikan pengembunan

yang terjadi pada bagian dalam kaca lebih efektif. Uap yang mengembun di

permukaan kaca membawa panas sehingga ketika terjadi pengembunan,

panas dari uap akan berpindah ke kaca sehingga kaca memiliki temperatur

yang tinggi. ΔT yang tinggi akan berpengaruh pada hasil distilasi, semakin

tinggi ΔT membuat uap yang dihasilkan akan langsung naik ke permukaan

bagian dalam kaca. Pada variasi silinder dibandingkan dengan konvensional

pada semua rata rata temperatur memiliki nilai yang lebih tinggi. Ini

disebabkan jumlah massa air yang besar pada konvesional membuat

perambatan panas membutuhkan waktu lama untuk memanaskan air dalam

bak, sedangkan dengan kapilaritas tisu membuat air yang dipanasi pada

suatu saat lebih kecil.

68,3363,71 62,31

59,63

52,95 50,81 49,38 47,31

15,3812,90 12,93 12,32

0

10

20

30

40

50

60

70

80


Tem

per

atu

r (°C

)

Jumlah Silinder

Temperatur Absorber Temperatur Kaca Beda Temperatur


53

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap variasi jenis

absorber, massa air didalam bak, dan massa air yang terpanasi dalam satu saat,

dapat disimpulkan bahwa:

a) Jenis absorber telah dianalisis pada karakteristik absorbtivitas dan

kapilaritas. Diperoleh jenis absorber tisu memiliki hasil distilasi

tertinggi dibandingkan kain, alumunium foil, maupun konvensional

pada massa air 1,5 liter sebesar 0,59 liter/(jam.m2) dengan efisiensi

52.67 %.

b) Massa air didalam bak yang semakin sedikit akan menghasilkan air

distilasi lebih banyak, disimpulkan bahwa variasi silinder berkaki

dengan tisu memiliki hasil distilasi terbaik pada massa air 0,6 liter

dibandingkan dengan 1,5 liter yaitu memperoleh 0,71 liter/(jam.m2)

dengan efisiensi 64,95 %.

c) Massa air yang terpanasi dalam satu saat diwakilkan dengan jumlah

silinder, disimpulkan semakin banyak jumlah silinder maka semakin

tinggi efisiensi yang dihasilkan. Pada jumlah 12 silinder berkaki

dibandingkan dengan 3 silinder dan 6 silinder diperoleh hasil distilasi

terbaik yaitu 124 ml (0,59 liter/(jam.m2) dengan efisiensi sebesar

52,67 %.

5.2. Saran

Saran dari penulis untuk memperbaiki penelitian-penelitian yang

akan datang, antara lain:

a) Selalu memastikan kondisi peralatan pembantu pengambilan data

dalam keadaan baik dan pastikan saat pengambilan data semua

sensor tetap terbaca dengan baik pada aplikasi.


54

b) Saat pembuatan alat dan pengambilan data khususnya saat

pelaksaanan variasi penelitian, agar penelitian dapat dipertanggung

jawabkan secara teknis bisa dilakukan dengan perekaman video

selama pengambilan data (metode Timelapse).


55

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.), 298–305. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.04.043

Agung, S. (2018). Efek Pendinginan Kaca Menggunakan Sekat- the Effect of Glass

Cooling Using Partitions on.

Alaian, W. M., Elnegiry, E. A., & Hamed, A. M. (2016). Experimental investigation

on the performance of solar still augmented with pin-finned wick.

Desalination, 379, 10–15. https://doi.org/10.1016/j.desal.2015.10.010

Antanasius Tri Sulistiyo. (2019). Efek pengapung kain pada efisiensi distilasi air

energi surya jenis bersekat.

Arismunandar, W. (1995). Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta : Pradnya.

Paramita.

Assomadi, A. F., & Lathif, F. N. (2010). Modeling Desalination With Evaporation

And Condensation Be One Room System.

Bahri, S. (2016). Kapilaritas. Retrieved from dosenmuda.com

Cengel, Y. A. (2004). Heat Transference a Practical Approach. 4, 874.

https://doi.org/10.1007/978-3-642-20279-7_5

Doddy Purwadianto, FA. Rusdi Sambada, I. G. K. P. (2015). Efek Kapilaritas

Absorber Pada Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Jenis Vertikal. Ilmiah

Widya Teknik, 14(1), 26–31.

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 Energy Storage, 25(July), 100888.

https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100888

Hansen, R. S., Narayanan, C. S., & Murugavel, K. K. (2015). Performance analysis

on inclined solar still with different new wick materials and wire mesh.


Hayuningtyas, S. W., & Sambada, F. A. R. (2018). Efisiensi Destilasi Jenis

Absorber Kain Menggunakan Kolektor Air Energi Surya. 2018(November),

331–336.

Kabeel, A. E., El-Agouz, S. A., Sathyamurthy, R., & Arunkumar, T. (2018).

Augmenting the productivity of solar still using jute cloth knitted with sand

heat energy storage. Desalination, 443(May), 122–129.

https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.05.026


56

Kalidasa Murugavel, K., & Srithar, K. (2011). Performance study on basin type

double slope solar still with different wick materials and minimum mass of

water. Renewable Energy, 36(2), 612–620.

https://doi.org/10.1016/j.renene.2010.08.009

Ketut Puja, I., & Rusdi Sambada, F. (2012). Unjuk Kerja Destilasi Air Energi

Surya. Jurna Energi Dan Manufaktur, 5(1), 82–88.

La Aba. (2008). Karakteristik Permukaan Absorber Radiasi Matahari Pada Solar

Still Dan Aplikasinya Sebagai Alat Destilasi Air Laut Menjadi Air Tawar.

13(3), 201–205.

Menteri ESDM. (2016). Energi Baru,Terbarukan,Dan Konservasi Energi. Jurnal

Media Komunikasi Kementerian Energi Dan Sumber Daya Mineral.

Omara, Z. M., Kabeel, A. E., Abdullah, A. S., & Essa, F. A. (2016). Experimental

investigation of corrugated absorber solar still with wick and reflectors.


Pal, P., Dev, R., Singh, D., & Ahsan, A. (2018). Energy matrices, exergoeconomic

and enviroeconomic analysis of modified multi–wick basin type double slope

solar still. Desalination, 447(September), 55–73.

https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.09.006

Pamungkas, D. H. (2019). Efek Jumlah Massa Dan Laju Aliran Air

TERHADAPerhadap Unjuk Kerja Distilasi Air Energi Surya (pp. 1–9). pp. 1–

9. https://doi.org/.1037//0033-2909.I26.1.78

Pamungkas, D. H., Christian, W. A., & Setyaji, W. (2018). Efek Penampung Air

Pada Absorber Terhadap Efisiensi Distilasi Air B-423 B-424. (September).

Setyaji, W., & Sambada, F. A. R. (2018). Destilasi Air Energi Surya Kain Bersekat

Dengan Kolektor Pipa Paralel. 2018(November), 368–376.

Sugianto, N. D. (2014). Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Jenis Vertikal

Menggunakan Efek Kapilaritas Absorber Kain Lapis Ganda. Universitas

Sanata Dharma.

Suyanto, H. (2016). Kajian Potensi Energi Surya DiProvinsi Nusa Tenggara Barat.

ISSN 1979-0783, 8, 2.

Tiwari, A. K., & Tiwari, G. N. (2006). Effect of water depths on heat and mass

transfer in a passive solar still: in summer climatic condition. Desalination,

195(1–3), 78–94. https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.11.014

Velmurugan, V., & Srithar, K. (2007). Solar stills integrated with a mini solar pond

- analytical simulation and experimental validation. Desalination, 216(1–3),

232–241. https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.12.012


57

LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto Alat Penelitian


58


59

Lampiran 2. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh

Sumber : (Arismunandar, 1995)


60

Lampiran 3. Tabel Sifat Air (Cair Jenuh)

Sumber : (Arismunandar, 1995)


efek penggunaan silinder berkaki terhadap efisiensi...

Documents