plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - core.ac.uk filemembandingkan unjuk kerja alat destilasi...

MEMBANDINGKAN UNJUK KERJA ALAT DESTILASI AIR

ENERGI SURYA JENIS ABSORBER KAIN MENGGUNAKAN

KACA TUNGGAL BERPENDINGIN AIR DENGAN

BERPENDINGIN UDARA

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Oleh:

DAMAR DWI SAPUTRA MARKUS

NIM : 115214041

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE COMPARISON OF THE PERFORMANCE OF THE

SOLAR WATER DISTILLATION TYPE OF FABRIC

ABSORBER USING SINGLE GLASS WATER COOLED AND

USING AIR COOLED

FINAL PROJECT

Presented As Partitial Fulfillment Of The Requirement

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

Presented by:

DAMAR DWI SAPUTRA MARKUS

Student Number : 115214041

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015


SKRIPSI

MEMBANDINGKAI{ I]NJUK KERJA AI,AT DESTII,ASI AIR

ENERGI SURYA JENIS ABSORBER I(AIN MENGGI}NAKAN

I(ACA TIINGGAL BERPENDINGIN AIR DENGAN

BERPENDINGIN I'DARA

Disusun Oleh:

,fqw

%'GvnxgP

Pembimbing

llt


MEMBAFIDINGKAI\I I]NJUK KERJA ALAT DESTILASI AIR

ENERGI SURYA JENIS ABSORBER KAIN MANGGUNAKAII

KACA TUNGGAL BERPENDINGIN AIR DENGAI\I

Ketua

Sekertaris

Anggota

BERPENDINGIN T]DARA

Dipersiapkan dan ditulis oleh:

Damar Dwi Saputra Markus

NIM. I t5214041

Telah dipertahankan di hadapan Panitia Penguji

pada tanggal 28 Juli 2015

dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Dewan Penguji

Nama Lengkap

: Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T.

: Ir. Rines, M.T.

: Doddy Purwadianto, S.T., M.T.

Tanda tangan

Yogyakart4 28 Juli 2015

Fakultas Sains dan Teknologi

rima Rosa, S.Si., M.Sc.

tv


PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam skripsi yang saya

tulis dengan judul :

MEIITBANDINGKAN UNJUK KERJA ALAT DESTILASI AIR


. KACA TUNGGAL BERPENDINGIN AIR DENGAN

BERPENDINGIN UDARA

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib diternpuh untuk

menjadi Sarjana teknik pada Program Strata-I, Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya

ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas vakhir yang sudah dipubikasi di

Universitas Sanata Dhanna atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta,23 Juh2014

"WDamar Dwi Salrutra ivlarkus


PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGANAKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Damar Dwi Saputra Markus

Nomor Induk Mahasiswa : II52I404I

Demi pengernbangan ilmu pengefahuan, saya mernberikair kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

MEMBANDINGKAN UNJUK KERJA ALAT DESTILASI AIR


KACA'TUNGGAL BERPENDINGIN AIR DENGAN

BERPENDINGIN UDARA

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas

Sanata Dhanna hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,

mengeloia dalam bcntuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan

rnempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis, tanpa

perlu metninta izin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama

tetap rnencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian ini pernyataan yang saya buat dengan sebenanrya.

Yogyakarta, 28 Juli 201 5

Damar Dwi Saputra Markus


vii

ABSTRAK

Air merupakan sumber kehidupan dan kebutuhan pokok bagi manusia. Air

yang ada seringkali tidak layak konsumsi karena terkontaminasi oleh bahan tak

kasat mata seperti bahan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah, garam, dan

komponen lain yang dapat membahayakan untuk dikonsumsi. Air tersebut akan

mengganggu kesehatan dan menyebabkan penyakit. Untuk itu maka air harus

dijernihkan terlebih dahulu. Salah satu cara pengolahan air terkontaminasi adalah

dengan cara destilasi

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil dan membandingkan unjuk

kerja (efisiensi) dari alat destilasi air energi surya jenis absorber kain

menggunakan kaca tunggal berpendingin udara (tanpa pendingin) dan alat

destilasi air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal

berpendingin air. Variasi yang digunakan adalah variasi debit aliran absorber kain,

variasi debit aliran air pendingin kaca, dan variasi dengan penambahan reflector

pada alat berpendingin air. Alat destilasi menggunakan bak destilator terbuat dari

multiplek dengan tebal 1 cm dan memiliki dimensi ukuran 122 cm x 72 cm x 10

cm. Absorber kain menggunakan cotton combed dan memiliki luasan absorber

yang menerima sinar radiasi matahari 0,84 m².

Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi aktual tertinggi pada alat

destilasi berpendingin air ditunjukkan pada variasi debit aliran air absorber 4 ml/s

dan debit aliran pendingin kaca 13 ml/s dengan penambahan reflektor, yaitu air

sebesar 49,3 % pada tingkat radiasi energi surya yang datang (G) sekitar 598

W/m2. Pada alat destilasi berpendingin udara memperoleh efisiensi aktual

tertinggi pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s yaitu sebesar 33,4 % pada

tingkat radiasi energi surya yang datang (G) sekitar 525 W/m2. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa hasil air destilasi terbesar ditunjukkan oleh alat destilasi

berpendingin air pada variasi debit aliran air absorber kain 2 ml/s dan debit aliran

air pendingin kaca 13 ml/s, yaitu mencapai 3,39 liter per hari. Pada alat destilasi

berpendingin udara, menghasilkan hasil air destilasi terbanyak, ditunjukkan pada

variasi debit aliran absorber 2 ml/s yaitu mencapai 1,89 liter per hari.

Kata kunci: destilasi air, energi surya, jenis absorber kain, efisiensi


viii

ABSTRACT

Water is the source of life and a basic human need. Sometimes, water is

not suitable for consumption as it has been contaminated by the invisible materials

such as chemicals, bacteria, germs, dirt, salt, and other components that can be

harmful for consumption. For that the contaminated water must be clarified first.

Many ways to purify contaminated water, one of them by way of distillation.

This research aims to determine and compare the results of the

performance (efficiency) of solar water distillation devices type of fabric absorber

using single glass with water cooled and solar water distillation devices type of

fabric absorber using single glass with air cooled. Variation used was flow of

absorber fabric water variation, glass water cooled flow variation and using

reflector variation. Distillation devices using Destilator tub made of multiplex 1

cm and has dimensions 122 cm x 72 cm x 10 cm. Distillation devices using

fabrics absorber of cotton combed and has an absorber area that receives of solar

radiation is 84 cm².

The results showed that the highest actual efficiency of solar water

distillation devices with water cooled shown at variation of absorber water flow 4

ml/s and glass water cooled flow 13 ml/s and using reflector is equal to 49,2 % at

the level of solar energy radiation that comes (G) around 598 W/m2. At solar

water distillation devices with air cooled get the highest actual efficiency at

variation of absorber air flow 2 ml/s is equel to 33,5 % at the level of solar energy

radiation that comes (G) around 598 W/m2. And the results showed that the

highest distilled water results of water distillation devices with water cooled

shown a variation of absorber water flow 2 ml/s and glass water cooled flow 13

ml/s reached 3,39 liters per day. The highest distilled water results of water

distillation devices with air cooled shown a variation of absorber water flow ml/s

that reached 1,89 liters per day. And for the highest distilled water results of water

distillation devices type with water cooled shown a variation of absorber water

flow 2 ml/s and water cooled flow 13 ml/1 s and using reflector that reached 2,07

liters per day.

Keywords: water distilllation, solar energy, type of fabric absorber, efficiency


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan

berkah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang diajukan sebagai salah

satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Banyak hambatan yang dialami penulis selama proses penulisan skripsi.

Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan berbagai

pihak, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan,

dukungan dan dorongan, baik secara moriil, materiil dan spirituiil antara lain

kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Si., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah

diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta;

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi

Teknik Mesin;

3. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan

saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar di Program Studi Teknik

Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,

Yogyakarta;

4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah

memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan skripsi;

5. Ir. Franciskus Asisi Rusdi Sambada, M.T., atas bantuan selama proses

penelitian;

6. Segenap dosen dan staff Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta, atas segala kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama

penulis menempuh kuliah dan proses penulisan skripsi;


7. Keluarga tercinta, Fransiskus Xaverius Munadjad, Maria Yuliah, dan Tiva

Dyah Novita Sari dan Bernica Sasti Rosalina Maria. Terima kasih atas do'a

dan dukungannya selama kuliah termasuk selama proses penulisan skripsi.

8. Teman-teman kelompok tugas akhir, Fansriskus Xaverius Rian Kristi

Pratama dan Prastowo Adi Saputra atas kerjasama dan kebersamaan dari

awal pengerjaan skripsi sampai peirulisan skripsi selesai.

9. Teman teman, Dani, Cahyo, Raka, dan Teman kos lainnya yang telah

memberi dukungan dala'n pengerjaan skripsi.

10. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 201I Universitas Sanata Dharma dan

teman-teman saya lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per satu, terima

kasih.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam tugas akhir ini. Oleh

karena itu, penulis menerima saran dan kritik dari pembaca demi perbaikan tugas

akhir. Akhir kata penulis berirarap semoga tugas akhir ini dapat bernranfaa-t bagi

pembaca.

Yogyakarta, 28 Juli 201 5

Penulis

Damar Dwi Saputra l.4arkus


xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .................................................................................................... i

LEMBAR JUDUL ................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. v

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI .............................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................. vii

ABSTRACT ........................................................................................................... vii

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

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

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

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

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 4

1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 4

1.4 Batasan Masalah ........................................................................................ 5

1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 6

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori .......................................................................................... 7

2.2 Persamaan yang Digunakan .................................................................... 11

2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan........................................................... 12


xii

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian ......................................................................................... 15

3.2 Alat yang Mendukung Dalam Pengambilan Data ................................... 15

3.3 Parameter yang Divariasikan ................................................................... 16

3.4 Variabel yang Diukur .............................................................................. 16

3.5 Langkah Penelitian .................................................................................. 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ........................................................................................ 23

4.2 Pembahasan ............................................................................................. 30

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 45

5.2 Saran ........................................................................................................ 46

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 47

LAMPIRAN ........................................................................................................... 49


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi air ............ 24

energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal

berpendingin air pada variasi debit aliran air pendingin kaca

13 ml/s dan debit aliran air absorber kain 5 ml/s.











berpendingin air pada variasi debit aliran absorber kain 2 ml/s

dan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s




dan debit aliran air pendingin kaca 16 ml/s




dan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s dengan

penambahan reflektor


xiv



berpendingin udara pada variasi debit aliran air absorber 5

ml/s




ml/s




ml/s



berpendingin udara pada pembanding variasi debit aliran air

absorber 2 ml/s




absorber 2 ml/s




absorber 4 ml/s

Tabel L1 Tabel sifat air dan uap ........................................................................... 49


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Skema alat destilasi air energi surya jenis absorber. .......................... 8

kain secara umum

Gambar 2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator ...................... 9

tenaga surya jenis absorber kain

Gambar 3 Skema alat destilasi air energi surya jenis absorber kain .................. 10

menggunakan kaca tunggal berpendingin air


menggunakan kaca tunggal berpendingin udara



Gambar 6 Skema alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunkan ..... 19

kaca tunggal berpendingin air dengan penambahan reflektor

Gambar 7 Grafik hubungan efisiensi aktual dan daya surya yang datang ......... 35

dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air pendingin kaca 13

ml/s terhadap variasi debit aliran air absorber

Gambar 8 Grafik hubungan efisiensi aktual dan daya surya yang datang ......... 36

dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air absorber 2 ml/s

terhadap variasi: debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s

Gambar 9 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis. ............. 38

yang dicapai dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air

pendingin kaca 13 ml/s terhadap variasi debit aliran air

absorber kain

Gambar 10 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis ............... 39

yang dicapai dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air

absorber 2 ml/s terhadap variasi debit aliran air

pendingin kaca


xvi

Gambar 11 Grafik hubungan hasil volume uap air destilasi dan daya ............... 42

surya yang datang dalam 8 jam/hari dengan debit

aliran air pendingin kaca 13 ml/s terhadap variasi debit

aliran air absorber kain

Gambar 12 Grafik hubungan hasil volume uap air destilasi dan daya ................ 43

surya yang datang dalam 8 jam/hari dengan debit aliran

air absorber 2 ml/s terhadap variasi debit aliran air

pendingin kaca

Gambar 13 Grafik perbandingan hasil volume uap air dan hasil volume ........... 44

air hasil destilasi yang diperoleh selama 8 jam/hari dengan

debit aliran air absorber 2 ml/s terhadap variasi debit

aliran air pendingin kaca

Gambar 14 Grafik perbandingan hasil volume uap air dan hasil volume ........... 45

air hasil destilasi yang diperoleh selama 8 jam/hari dengan

debit aliran air absorber 2 ml/s terhadap variasi debit

aliran air pendingin kaca

Gambar L.1 Logger (Biru) dan Stalker (Merah) ................................................... 51

Gambar L.2 Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) ......................... 51

Gambar L.3 Solarmeter ......................................................................................... 51

Gambar L.4 Penampung Air hasil destilasi ........................................................... 51

Gambar L.5 Alat destilasi air energi surya jenis absorber kain ............................ 51


Gambar L.6 Alat destilasi air energi jenis asborber kain ...................................... 52


Gambar L.7 Alat destilasi air energi jenis asborber kain menggunakan kaca

tunggal berpendingin air dengan penambahan reflektor ................... 52

Gambar L.8 Mekanisme pengatur debit aliran air ................................................ 52

Gambar L.9 Bak penampung air sisa aliran absorber kain dan ............................. 52

pendingin kaca


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan

makhluk hidup. Fungsi air sebagai penunjang kehidupan tidak dapat digantikan

oleh senyawa lain. Sebagai mahluk hidup manusia membutuhkan air sebagai

penunjang kehidupannya. Penggunaan air yang utama adalah sebagai air minum.

Selain itu, manusia membutuhkan air untuk berbagai kepentingan seperti

memasak, mandi, mencuci, dan lain-lain. Bagi manusia kebutuhan akan air sangat

mutlak karena sebenarnya zat pembentuk tubuh manusia sebagian besar terdiri

dari air yang jumlahnya sekitar 73% dari bagian tubuh. Air di dalam tubuh

manusia berfungsi sebagai pengangkut dan pelarut bahan-bahan makanan yang

penting bagi tubuh. Sehingga untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya

manusia berupaya mendapatkan air yang cukup bagi dirinya (Suharyono, 1996).

Menurut Kusnaedi (2010:5) air yang digunakan harus memenuhi syarat dari segi

kualitas maupun kuantitasnya. Secara kualitas, air harus tersedia pada kondisi

yang memenuhi syarat kesehatan. Kualitas air dapat ditinjau dari segi fisika,

kimia, dan biologi. Air yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari harus

memenuhi standar baku air rumah tangga.

Pemenuhan kebutuhan akan air bagi manusia merupakan permasalahan

sekarang ini. Permasalahan tersebut antara lain karena terbatasnya sumber air dan


2

pencemaran air. Terbatasnya sumber air adalah kondisi dimana sumber air yang

tersedia tidak mencukupi kebutuhan air yang digunakan. Hal tersebut disebabkan

oleh beberapa faktor, yaitu musim kemarau yang berkepanjangan, daerah yang

menurut letak geogafisnya memungkinkan sulitnya ditemui sumber air, dan

berkurangnya sumber air karena ulah manusia. Selain itu, permasalahan lain

adalah pencemaran air. Menurut Effendi (2003:12), pencemaran air adalah masuk

atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke

dalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas air menurun sampai ke tingkat

tertentu yang menyebabkan tidak lagi berfungsi sesuai peruntukannya.

Pencemaran air berdampak pada banyak hal. Menurut A World Bank Country

Study dalam buku yang berjudul Indonesia: Environment and Development

(1994:29), air yang tidak bersih untuk diminum langsung adalah salah satu

sumber utama dari penyakit di Indonesia, dan keterbatasan fasilitas sanitasi adalah

penyebab utama dari pencemaran tinja pada sumber-sumber air perkotaan.

Terdapat beberapa cara untuk mengatasi permasalahan air kotor yang

sudah tercemar. Salah satu cara menjernihkan air yang tercemar adalah dengan

menggunakan destilasi air energi surya. Keuntungan alat destilasi air energi surya

diantaranya adalah murah dalam pembuatan dan pengoperasian serta perawatan

yang mudah (Kunze, 2001).

Unjuk kerja alat destilasi energi surya diukur dari efisiensi yang

dihasilkan. Banyak faktor yang mempengaruhi efisiensi alat destilasi energi surya

yaitu keefektifan absorber dalam menyerap radiasi surya, kefektifan kaca dalam

mengembunkan uap air, jumlah massa air di alat destilasi, dan temperatur awal air


3

tercemar yang masuk kedalam destilator. Bak absorber harus terbuat dari bahan

dengan absorbtivitas energi surya yang baik. Untuk meningkatkan absorbtivitas

pada umumnya absorber berwarna hitam, hal itu dikarenakan warna hitam

mempunyai nilai absorptivity sebesar 0,97 (cengel, 1998). Kaca penutup tidak

boleh terlalu panas, karena jika kaca tempertaturnya terlalu panas maka uap air

akan sulit untuk mengembun di dinding kaca. Air masuk pada alat destilasi

diusahakan mempunyai tempertaur yang tinggi untuk mempercepat proses

penguapan. Semakin cepat proses penguapan, maka jumlah air bersih yang

dihasilkan akan semakin meningkat sehingga efisiensi alat destilasi juga akan

meningkat.

Ada beberapa jenis alat destilasi air energi surya, diantaranya jenis

Absorber kain. Dua komponen utama sebuah alat destilasi air energi surya jenis

absorber kain adalah absorber menggunakan kain dan penutup menggunakan

kaca. Kain merupakan tempat air kotor diuapkan dan kaca penutup merupakan

tempat uap air yang sudah tidak mengandung kotoran diembunkan, sehingga

diperoleh air bersih.

Permasalahan umum pada alat destilasi air energi surya jenis absorber kain

saat ini adalah masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Penelitian ini akan

meneliti pengaruh jumlah debit air yang mengalir pada absorber kain, variasi air

pendingin kaca. Selain pengaruh variasi-variasi alat, penelitian ini juga akan

meneliti beberapa faktor lain yang mempengaruhi efisiensi alat destilasi air energi

surya jenis absorber kain yakni jumlah energi surya yang diterima. Pengembangan

variasi yang ingin dilakukan yaitu dengan menambahkan aliran untuk


4

mendinginkan kaca penutup dan penambahan reflektor. Penambahan variasi ini

diharapkan semakin mempercepat proses penguapan sehingga dapat

meningkatkan hasil efisiensi.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Penelitian pengaruh pendingin air pada kaca penutup alat destilasi terhadap

efisiensi yang dihasilkan belum banyak dilakukan oleh para ahli.

2. Berapa peningkatan efisiensi pada alat destilasi energi surya jenis absorber

kain menggunakan kaca tunggal berpendingin air dibandingkan alat destilasi

energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin air.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Membuat model alat detilasi air energi surya jenis absorber menggunakan kaca

tunggal tanpa pendingin kaca (berpendingin udara) dan alat destilasi energi

surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin air.

2. Mengetahui dan membandingkan unjuk kerja antara alat destilasi air energi

surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin air dan alat

destilasi air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal tanpa

pendingin kaca (berpendingin udara).


5

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Penelitian ini dibatasi khusus untuk alat destilasi air energi surya jenis absorber

kain menggunakan kaca tunggal tunggal berpendingin udara dan alat destilasi

air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin

air.

2. Bak destilator memiliki ukuran 120 cm x 70 cm x 10 cm yang terbuat dari

multiplek dengan tebal 10 mm dan menggunakan absorber kain cotton combed

dengan luasan absorber yang menerima sinar radiasi matahari adalah 0.84 m2.

Alat destilator pada penelitian ini memiliki sudut

3. Alat-alat yang mendukung dalam pengambilan data adalah, piranometer,

dallas semiconductor temperature sensors, sensor level, solarmeter,

microcontroller arduino-1.5.2, mistar, stopwatch, gelas ukur.

4. Penelitian terdiri dari variasi debit aliran air absorber, variasi debit aliran

pendingin kaca dan variasi penambahan reflektor. Variasi debit aliran air

absorber 2 ml/s, 4 ml/s dan 5 ml/s. Variasi debit aliran pendingin kaca 13 ml/s,

16 ml/s dam 19 ml/s. Variasi refloktor dengan ukuran

5. Pengujian alat dilakukan 8 jam dalam satu hari, dimulai pukul 08.00 WIB

sampai 16.00 WIB.

6. Rugi-rugi akibat gesekan pada saluran masuk air terkontaminasi dan saluran

keluar air hasil destilasi diabaikan.


6

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah:

1. Dapat menguasai proses pembuatan alat destilasi air energi surya jenis absorber

kain menggunakan kaca tunggal.

2. Menambah kepustakaan teknologi destilasi air energi surya jenis absorber kain.

3. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi alat destilasi energi surya.

4. Membantu masyarakat yang mengalami keterbatasan dalam pengadaan air

bersih.


7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

Alat detilisai air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca

tunggal adalah alat yang pada dasarnya memiliki prinsip kerja seperti alat

penyulingan yaitu untuk memisahkan air dari zat yang tidak diinginkan atau zat

kontaminan. Komponen utama destilator adalah kain absorber dan kaca penutup

pada bagian atas. Kain absorber menggunakan cotton combed yang halus dan

mudah menyerap air berfungsi sebagai media air yang akan didestilasi dan

sebagai absorber energi surya. Untuk memperbesar absorpsivitas energi surya

maka menggunakan kain warna hitam. Menurut Cengel (2000:589) warna hitam

memiliki absorpsivitas sebesar 0,97 sehingga dapat menyerap energi surya dengan

baik. Penggunaan kaca sebagai penutup dimaksudkan agar energi surya dapat

masuk dengan mudah ke absorber kain. Selain itu, kaca penutup juga berfungsi

sebagai kondenser agar uap air di dalam kotak destilator dapat mengembun atau

berubah fase menjadi cair. Proses pengembunan uap air pada kaca dipengaruhi

oleh temperatur kaca tersebut. Semakin rendah temperatur kaca maka proses

pengembunan uap air semakin tinggi dan sebaliknya apabila temperatur kaca

semakin tinggi maka pengembunan semakin rendah. Oleh karena itu, kaca

didinginkan menggunakan air yang mengalir pada permukaan atasnya agar kaca

mempunyai temperatur yang rendah.


8

Kotak destilator dilengkapi dengan saluran masuk air terkontaminasi yang

akan dialirkan ke absorber kain, saluran keluar air hasil destilasi dan sistem

pengatur debit air yang akan didestilasi. Sistem pengatur tersebut berfungsi

mengatur debit air yang akan didestilasi sesuai dengan keinginan. Semakin besar

debit air yang mengalir pada absorber dapat mengakibatkan proses penguapan

berjalan lambat tetapi jika terlalu kecil debit air dapat mengakibatkan suhu di

dalam bak destilator terlalu tinggi dan kaca penutup menjadi pecah. Pengaturan

debit aliran air absorber dan air pendingin perlu dilakukan untuk mendapatkan

hasil destilasi yang maksimal.

Gambar 1 Skema alat destilasi air energi surya jenis absorber kain secara

umum

Cara kerja alat destilasi jenis absorber terlihat pada Gambar 1. air yang

akan didestilasi masuk melalui saluran air yang terkontaminasi kemudian

mengalir melalui absorber kain. Energi surya yang datang memanasi absorber

kain diserap oleh air yang terkontaminasi. Akibatnya air tersebut berubah fase dari

cair menjadi gas berupa uap air. Pada proses ini, bahan-bahan yang


9

mengkontaminasi air tidak dapat berubah fase dan terpisah dari air yang telah

menjadi gas. Uap air yang bersentuhan dengan kaca akan mengembun.

Pengembunan tersebut diakibatkan suhu lingkungan di bagian kaca luar lebih

rendah dibandingkan suhu absorber di bagian kaca dalam sehingga panas

mengalir dari uap air menuju lingkungan. Embun mengalir ke saluran keluar

karena posisi kaca yang miring, kemudian air dialirkan ke bak penampungan air

bersih. Air yang tidak teruapakan akan mengalir melalui saluran buang air sisa

absorber untuk ditampung pada bak penampung dan akan disirkulasikan. Untuk

mempermudah proses pengembunan, pada dinding kaca penutup bagian luar

dialiri air sebagai pendingin. Air tersebut masuk melalui saluran air pendingin

kaca kemudian mengalir membasahi dinding kaca bagian luar. Sisa air pendingin

kaca tersebut akan disalurkan ke bak penampung dan disirkulasikan kembali.

Mekanisme perpindahan masa uap air dari bak air ke kaca penutup pada

alat destilasi air energi surya terjadi secara: konveksi alami, purging, dan difusi

tersaji pada Gambar 2. Sebagian besar massa uap air berpindah secara konveksi

alami dan hanya sebagian kecil yang berpindah secara purging dan difusi.

Mekanisme yang penulis jelaskan dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada

destilator tenaga surya jenis absorber kain.


10

Konveksi alami adalah mekanisme berpindahnya massa uap air karena

perbedaan temperatur. Molekul air yang mempunyai temperatur lebih tinggi akan

mempunyai energi kinetik yang lebih besar dan dapat lepas dari permukaan air

(menguap). Purging adalah mekanisme berpindahnya massa uap air yang

disebabkan adanya perbedaan tekanan. Uap air akan mengalir dari tempat yang

mempunyai tekanan lebih tinggi ke tempat yang mempunyai tekanan lebih

rendah. Difusi adalah mekanisme berpindahnya massa uap air yang disebabkan

perbedaan konsentrasi uap air.

Gambar 3 Skema alat destilasi air energi surya jenis absorber kain

menggunakan kaca tunggal berpendingin air.

Pada Gambar 3 diketahui beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi

alat destilasi air energi surya jenis absorber kain diantaranya: keefektifan absorber

dalam menyerap energi surya, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap air,

jumlah massa air di alat destilasi dan temperatur awal air masuk kedalam alat

destilasi. Absorber harus terbuat dari bahan dengan absorbtivitas energi surya


11

yang baik, untuk meningkatkan absorbtivitas umumnya absorber berwarna hitam.

Kaca penutup tidak boleh terlalu panas, jika kaca terlalu panas maka uap akan

sukar mengembun. Jumlah massa air yang ada di dalam alat destilasi tidak boleh

terlalu banyak karena akan memperlama proses penguapan air. Semakin tinggi

temperatur air masuk alat destilasi maka air bersih yang dihasilkan akan semakin

banyak sehingga efisiensi alat destilasi semakin meningkat.

2.2 Persamaan yang Digunakan

Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan

antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah

energi surya yang datang selama waktu pemanasan (Arismunandar, 1995):

t

C

fgg

dtGA

hm

0.

. (1)

dengan CA adalah luas alat destilasi (m2), dt adalah lama waktu pemanasan (detik),

G adalah energi surya yang datang (W/m2), fgh adalah panas laten air (J/kg), dan

gm adalah massa uap air (kg).

Massa uap air ( gm ) dapat diperkirakan dengan persamaan matematis

berikut (Arismunandar, 1995):

CW

CW

konuapfggTT

PPqqhm ..10.27,16. 3

(2)


12

CWW

W

CW

CWkon TTTP

PPTTq

.

10.9,26810.84,8

31

3

4 (3)

dengan uapq adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses

penguapan (W/m2), konq adalah bagian energi matahari yang hilang karena

konveksi (W/m2), WP adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m

2),

CP adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup (N/m2), WT adalah

temperatur air (oC), dan CT adalah temperatur kaca penutup (

oC).

2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian beberapa jenis alat destilasi air energi surya telah dilakukan oleh

Malick (Malick dkk, 1982). Hasil yang diperoleh Malick dilanjutkan oleh Tiwari

(Tiwari, 1992). Penelitian unjuk kerja alat destilasi jenis vertikal sisi tunggal

dengan menggunakan absorber spon berwarna hitam menghasilkan air destilasi

antara 0,275 sampai 1,31 liter/m2.hari dengan jumlah energi surya antara 8,42

sampai 14,71 MJ. Efisiensi harian berkisar antara 7,85 sampai 21,19 %. (Boukar,

2005). Penelitian tersebut dilakukan di Aljazair pada musim panas dan gugur

2003. Luasan spon yang digunakan 0,817 m2.Pada penelitian tersebut diketahui

bahwa uap air yang mengembun di kaca menghalangi energi surya yang masuk.

Penelitian unjuk kerja alat destilasi jenis vertikal sisi tunggal tersebut dimodifikasi

dengan menambahkan kondensor pasif di bagian belakang alat destilasi (Boukar,

2007). Modifikasi tersebut menerapkan metode tetesan air terbalik yang telah

diteliti sebelumnya oleh Badran yang menerapkan metode tersebut untuk kolektor


13

pelat datar (Badran, 1992) dan untuk alat destilasi air energi surya (Badran, 1993).

Penelitian modifikasi oleh Boukar tersebut dilakukan di Aljazair pada musim

dingin (Desember 2005 sampai Januari 2006) dengan luas alat destilasi 0,94 m2

dan luas bagian penguapan (kondensor pasif) 0,869 m2. Produktivitas harian yang

diperoleh bervariasi antara 0,863 sampai 1,32 liter/m2.hari dengan energi surya

sebesar 19,15-26,08 MJ/m2 dan temperatur lingkungan antara 10,68 sampai 15,19

oC, efisiensi maksimum yang diperoleh tiap jam antara 47,69 sampai 57,85 %.

Sebuah prototipe alat destilasi air energi surya jenis vertikal menggunakan

absorber rata dengan luas 0,817 m2 terbuat dari kain spon hitam mempunyai

penutup kaca dengan luas 0,876 m2

diteliti pada musim panas dari bulan Mei

sampai Juli 2003 dan musim gugur dari September sampai November di daerah

gurun di Adrar. Jarak kaca dengan absorber 70 mm dan tebal isolasi 35 mm.

Penelitian tersebut menganalisis parameter-parameter yang mempengaruhi unjuk

kerja dan produktivitas alat destilasi. Parameter yang dianalisis adalah temperatur

air masuk dan keluar, temperatur sekitar, temperatur kaca, energi aurya yang

datang dan posisi alat destilasi. Hasil penelitian tersebut menunjukkan unjuk kerja

dan produktivitas alat destilasi air energi surya jenis vertikal sangat bergantung

pada energi surya yang datang, temperatur sekitar dan posisi alat destilasi. Hasil

air yang diperoleh bervariasi antara 0,5 sampai 2,3 kg/m2 (Boukar, 2004).

Produktivitas destilasi air energi surya bergantung pada banyak parameter seperti

kondisi cuaca, sifat termal material alat, posisi alat, kemiringan kaca, kebocoran

uap dan parameter operasional lainnya (Garg, 1976). Pada alat destilasi miring

menggunakan absorber kain umumnya dihasilkan air 20-50 % lebih banyak


14

dibandingkan alat destilasi konvensional (Tanaka, 1982). Penelitian pengaruh

cuaca, disain dan parameter operasional pada produktivitas alat destilasi juga

diteliti oleh Yeh dan Chen (Yeh, 1986). Penelitian pengaruh regeneratif pada

destilasi air energi surya jenis vertikal juga pernah dilakukan (Wibulswas, 1984).

Menurut Dunkle parameter operasional utama yang mempengaruhi unjuk kerja


15

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

Skema alat penelitian alat destilasi air energi surya jenis vertikal pada

penelitian ini terdiri dari tiga konfigurasi sebagai berikut:

1. Alat detilisai air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal

berpendingin udara ( Gambar 5 ).


berpendingin air ( Gambar 6 ).


berpendingin air dan menggunakan reflektor ( Gambar 7 ).

3.2 Alat yang Mendukung Dalam Pengambilan Data

1. Piranometer

Piranometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur radiasi

matahari, alat tersebut digunakan untuk mengkalibrasikan dengan solar meter

agar dapat memberikan hasil data energi surya yang datang sama dengan hasil

data energi surya yang datang pada alat piranometer.

2. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS)

Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) digunakan untuk

mengukur temperatur alat destilasi.


16

3. Sensor Level

Sensor level adalah alat yang digunakan untuk mengukur hasil

ketinggian air dalam penampung air yang sudah didestilasi.

4. Solarmeter

Solarmeter digunakan untuk mengukur intensitas energi matahari yang

datang.

5. Microcontroller Arduino-1.5.2

Microcontroller Arduino merupakan aplikasi software yang digunakan

untuk pembacaan hasil dalam pengambilan data alat destilasi energi surya.

3.3 Parameter yang Divariasikan

Terdapat beberapa jenis parameter yang akan divariasikan diantaranya

sebagai berikut :

1. Debit aliran air yang mengalir pada absorber kain sebanyak 3 variasi.

2. Debit aliaran air pendingin kaca penutup sebanyak 3 variasi.

3. Jumlah energi surya yang diterima sebanyak 1 variasi (dengan menggunakan

reflektor dan tidak menggunakan reflektor).

3.4 Variabel yang Diukur

Terdapat beberapa jenis variabel yang akan diukur diantaranya sebagai

berikut :

1. Temperatur air (TW)

2. Temperatur air pendingin (TS)


17

3. Temperatur kaca penutup (TC)

4. Temperatur udara sekitar (TA)

5. Kelembaban udara sekitar (RHA)

6. Jumlah volume air destilasi yang dihasilkan (MD)

7. Energi surya yang datang (G)

8. Lama waktu pencatatan data (t)



Komponen alat detilisai air energi surya jenis absorber kain menggunakan

kaca tunggal berpendingin udara (Gambar 4) terdiri dari (1) kotak destilator dari

bahan multiplek 1cm dengan dimensi ukuran 122 cm x 72 cm x 10 cm , (2) kaca

penutup, (3) saluran air yang terkontaminasi, (4) absorber kain cotton combed, (5)


18

saluran buang air yang terkontaminasi yang tidak menguap, (6) bak penampung

air bersih saluran air bersih hasil destilasi, (7) saluran air bersih hasil destilasi, dan

(8) kontruksi pendukung.




kaca tunggal berpendingin air (Gambar 5) terdiri dari (1) kotak destilator dengan

bahan dan ukuran sama dengan Gambar 4, (2) kaca penutup, (3) saluran air

pendingin kaca, (4) saluran air yang terkontaminasi (5) absorber kain cotton

combed, (6) bak penampung air pendingin kaca, (7) saluran buang air pendingin

kaca, , (8) saluran buang air yang terkontaminasi yang tidak menguap, (9) saluran


19

air bersih hasil destilasi kontruksi pendukung, (10) bak penampung air bersih, dan



menggunakan kaca tunggal berpendingin air dan menggunakan

reflektor


kaca tunggal berpendingin air (Gambar 6) terdiri dari (1) kotak destilator dengan

bahan dan ukuran sama seperti Gambar 4, (2) kaca penutup, (3) saluran air yang

terkontaminasi, (4) saluran air pendingin kaca, (5) reflektor dengan ukuran 100

cm x 50 cm, (6) absorber kain cotton combed, (7) bak penampung air pendingin

kaca, (8) saluran air pendingin kaca, (9) saluran buang air yang terkontaminasi


20

yang tidak menguap, (10) saluran air bersih, (11) bak penampung air bersih, dan


Untuk pengukuran temperatur digunakan sensor temperatur DS18B20,

untuk pengukuran kelembaban digunakan sensor kelembaban DHT22 dan untuk

pengukuran intensitas energi surya yang datang digunakan photovoltaic yang

dikalibrasi dengan pyranometer. Untuk pengukuran air bersih yang dihasilkan

digunakan E-tape level. Selain sensor-sensor tersebut, untuk mengambil data

diperlukan juga beberapa peralatan penunjang dalam pengambilan data yakni

WSN, Xbee dan Stalker. WSN berfungsi untuk memonitor pengambilan data,

Xbee untuk mentransfer data dari Stalker ke WSN. Stalker berfungsi untuk

mengatur pengambilan data dan menyimpan data untuk keperluan analisis. Sensor

dan peralatan penunjang merupakan komponen penting dalam penelitian ini.

Kegiatan penelitian dimulai dengan survey dan pembelian bahan untuk

pembuatan alat destilasi. Konfigurasi alat destilasi yang diteliti berjumlah 3 (tiga)

konfigurasi seperti pada Gambar 4, 5 dan 6. Setelah pembuatan alat perlu

dilakukan uji coba. Tujuan uji coba adalah untuk mengevaluasi apakah alat

destilasi yang dibuat dapat bekerja dengan baik atau tidak. Jika dari uji coba

diperoleh data yang menyatakan alat destilasi dapat bekerja dengan baik maka

langkah selanjutnya adalah pengambilan data tetapi jika tidak maka dilakukan

perbaikan dan uji coba kembali.


21

3.5 Langkah Penelitian

Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti Gambar 5, 6 dan 7.

2. Ketiga konfigurasi alat di panasi dengan energi surya secara bersamaan.

3. Variasi yang dilakukan adalah variasi debit aliran absorber 2 ml/s dan debit

aliran air pendingin kaca 13 ml/s, debit aliran air absorber 2 ml/s dan debit

aliran air pendingin kaca 16 ml/s, debit aliran air absorber 2 ml/s dan debit

aliran air pendingin kaca 19 ml/s, debit aliran air absorber kain 5 ml/s dan debit




aliran air pendingin kaca 13 ml/s

4. Pengambilan data dilakukan tiap 10 detik selama 8 jam dari jam 08.00 sampai

dengan jam 16.00.

5. Data yang dicatat adalah temperatur air (TW), temperatur kaca penutup (TC),

temperatur udara sekitar (TA), kelembaban udara sekitar (RHA), jumlah air

destilasi yang dihasilkan (mD), energi surya yang datang (G) dan lama waktu

pencatatan data (t).

6. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk hari berikutnya kondisi alat

destilasi harus diperiksa untuk memastikan debit aliran awal dan tidak ada

masalah seperti kebocoran atau alat ukur yang terlepas.

Untuk proses pengolahan data dapat dilakukan dalam beberapa langkah

yaitu sebagai berikut:


22

1. Memilah data yang akan digunakan yaitu mencari data pada kondisi TW lebih

besar dibandingkan TC karena persamaan 1, 2 dan 3 hanya dapat digunakan

dengan syarat TW >TC.

2. Interpolasi tekanan parsial uap air pada temperatur air (PW) dengan fungsi TW,

tekanan parsial pada kaca penutup (PC) dengan fungsi TC, dan panas laten air

(hfg) dengan fungsi TW. Interpolasi dilakukan berdasar pada Tabel L1. Sifat

Air dan Uap Jenuh.

3. Menghitung panas yang berpindah ke tutup dengan cara konveksi (qkonveksi)

menggunakan persamaan (3).

4. Menghitung panas yang berpindah ketutup dengan cara penguapan (quap)

menggunakan persamaan (2).

5. Menghitung massa uap air (mg) menggunakan persamaan (2)

6. Menghitung efisiensi (η) menggunakan persamaan (1) dengan luas bidang

penerima energi surya adalah luas alas destilator (AC) sebesar 0,84 m2.


23

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Dalam pengambilan data penelitian secara keseluruhan ada 3 variasi alat,

yaitu:

1. Destilasi air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal

berpendingin air dibandingkan dengan destilasi air energi surya jenis absorber

kain menggunakan kaca tunggal berpendingin udara di uji secara bersamaan

dengan variasi debit aliran absorber kain.


berpendingin air dibandingkan dengan destilasi air energi surya jenis absorber

kain menggunakan kaca tunggal berpendingin udara di uji secara bersamaan

dengan variasi pada debit aliran air pendingin.


berpendingin air dengan penambahan reflektor dibandingkan dengan destilasi

air energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin

udara diuji secara bersamaan.


24

Secara lengkap data dari tiga variasi tersebut dapat dilihat secara berurutan

pada Tabel 1 sampai dengan Tabel 12 dengan keterangan sebagai berikut :

Tabel 1 Data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi air energi

surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin air

pada variasi debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s dan debit aliran air

absorber kain 5 ml/s.





1 35,21 48,71 783,57 5.709,60 11.443,25 2.385,89 0,033 0,226 0,341 0,00 34,38 0,00

2 36,68 53,70 874,42 6.167,97 14.670,33 2.373,92 0,046 0,371 0,563 0,30 50,53 26,82

3 38,32 57,03 841,06 6.721,01 17.240,77 2.365,92 0,053 0,483 0,735 0,18 68,35 16,30

4 38,81 51,73 441,18 6.894,53 13.309,94 2.378,65 0,032 0,255 0,386 0,31 68,77 55,365 36,40 46,43 264,44 6.080,64 10.199,11 2.391,33 0,022 0,146 0,220 0,21 65,93 61,386 34,16 37,75 93,67 5.402,96 6.525,59 2.411,97 0,005 0,027 0,041 0,05 34,91 43,817 33,49 42,98 252,18 5.213,76 8.551,43 2.399,56 0,020 0,114 0,172 0,23 54,01 73,848 30,90 38,72 108,31 4.533,14 6.861,05 2.409,68 0,015 0,074 0,110 0,07 80,80 54,55

457,36 1,35 57,21 41,51Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi

Variasi Absorber 1

Jam ke-G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

T C

(°C)

T W

(°C)

η teoritis

(%)

η aktual

(%)

1 33,64 47,94 711,77 5253,74 11011,14 2387,72 0,035 0,230 0,347 0,00 38,49 0,00

2 38,90 54,54 862,42 6924,91 15281,04 2371,92 0,041 0,358 0,543 0,26 49,42 23,34

3 40,92 58,05 879,69 7690,55 18104,48 2363,46 0,048 0,470 0,716 0,32 63,59 28,01

4 41,08 59,61 789,42 7753,46 19486,61 2359,71 0,053 0,548 0,835 0,40 82,59 39,96

5 39,38 55,14 553,33 7100,28 15732,83 2370,48 0,042 0,372 0,565 0,63 80,09 89,34

6 34,85 43,97 209,31 5603,76 8998,20 2397,19 0,019 0,116 0,174 0,19 65,73 72,51

7 34,06 46,12 277,25 5372,87 10040,78 2392,07 0,028 0,175 0,264 0,20 75,30 55,91

8 32,12 42,42 150,13 4842,19 8309,06 2400,89 0,022 0,122 0,182 0,08 96,42 40,12

554,17 2,07 68,95 43,65

η teoritis

(%)

η aktual

(%)

Variasi Absorber 2

Jam ke-G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

Hasil Destilasi dan Rata Rata Efisiensi

T C

(°C)

T W

(°C)


25







pada variasi debit aliran absorber kain 2 ml/s dan debit aliran air

pendingin kaca 13 ml/s

1 32,75 46,96 678,74 5009,73 10476,91 2390,07 0,035 0,217 0,327 0,00 38,04 0,00

2 34,66 54,15 833,51 5548,25 14991,95 2372,85 0,054 0,430 0,652 0,30 61,36 28,63

3 36,75 59,55 899,93 6191,40 19434,88 2359,85 0,069 0,654 0,998 0,41 86,50 35,21

4 38,52 61,49 852,89 6791,75 21279,60 2355,17 0,071 0,727 1,112 0,40 98,08 35,49

5 40,29 59,41 681,49 7443,97 19304,69 2360,19 0,055 0,558 0,850 0,48 97,40 55,22

6 40,39 55,24 462,56 7481,05 15810,51 2370,23 0,039 0,353 0,537 0,41 90,94 68,89

7 38,99 50,97 310,33 6959,54 12816,29 2380,48 0,028 0,226 0,342 0,23 86,81 58,59

8 37,10 44,14 116,40 6305,51 9075,06 2396,80 0,014 0,087 0,131 0,15 75,94 88,81

604,48 2,39 79,38 46,35

η teoritis

(%)

η aktual

(%)


Variasi Absorber 3 Dan Kaca Pendingin 1

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

1 33,72 47,39 687,03 5276,39 10709,53 2389,03 0,033 0,214 0,322 0,00 37,01 0,00

2 36,35 54,00 883,99 6064,87 14884,99 2373,21 0,048 0,390 0,591 0,25 52,49 22,07

3 38,47 57,98 832,29 6773,73 18045,38 2363,62 0,056 0,527 0,803 0,37 75,40 34,50

4 39,26 58,60 746,40 7055,49 18579,85 2362,14 0,056 0,540 0,823 0,34 86,15 35,19

5 37,39 50,27 316,73 6404,22 12377,73 2382,15 0,031 0,235 0,355 0,39 88,24 97,08

6 36,26 48,56 326,27 6033,42 11358,83 2386,25 0,029 0,204 0,308 0,19 74,51 46,49

7 34,87 47,81 258,43 5608,05 10938,49 2388,03 0,031 0,207 0,311 0,31 95,18 94,84

8 33,51 43,39 177,73 5219,27 8733,31 2398,58 0,021 0,122 0,183 0,13 81,88 60,21

528,61 1,98 73,86 48,80

η teoritis

(%)

η aktual

(%)


Variasi Kaca Pendingin 2

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)


26








pendingin kaca 13 ml/s dengan penambahan reflektor

1 30,57 43,42 658,98 4451,69 8746,29 2398,51 0,030 0,162 0,243 0,00 29,28 0,00

2 31,44 47,50 679,50 4667,99 10766,67 2388,78 0,041 0,252 0,379 0,15 44,10 18,01

3 33,30 51,52 755,58 5159,95 13173,24 2379,15 0,049 0,352 0,532 0,26 55,40 26,61

4 34,77 48,53 449,90 5578,75 11342,28 2386,32 0,034 0,229 0,345 0,26 60,48 45,30

5 35,37 42,37 240,18 5759,14 8285,64 2401,02 0,013 0,078 0,118 0,22 38,87 73,47

6 35,50 45,28 308,02 5797,88 9617,46 2394,09 0,021 0,134 0,201 0,10 51,74 26,21

7 35,07 45,82 276,06 5668,65 9887,04 2392,79 0,024 0,153 0,230 0,13 65,85 38,62

8 34,78 40,44 107,35 5582,57 7500,84 2405,60 0,010 0,055 0,082 0,22 61,08 164,75

434,45 1,35 50,85 49,12

η teoritis

(%)

η aktual

(%)


Variasi Kaca Pendingin 3

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

1 31,69 45,78 758,40 4731,84 9866,03 2392,89 0,034 0,202 0,304 0,00 31,68 0,00

2 33,08 50,58 753,68 5100,39 12566,40 2381,42 0,046 0,322 0,486 0,24 50,83 25,47

3 35,42 58,61 922,31 5773,26 18590,64 2362,11 0,070 0,631 0,962 0,36 81,50 30,54

4 36,78 54,95 648,51 6202,23 15590,83 2370,93 0,050 0,421 0,639 0,33 77,30 40,33

5 38,01 58,85 754,45 6611,36 18800,10 2361,54 0,061 0,584 0,891 0,28 92,19 28,87

6 37,66 50,70 380,33 6494,35 12647,25 2381,11 0,032 0,243 0,368 0,40 76,20 82,37

7 38,04 50,11 354,94 6623,86 12280,61 2382,53 0,029 0,218 0,329 0,23 73,07 52,03

8 37,61 43,35 130,54 6477,97 8717,11 2398,67 0,010 0,066 0,098 0,22 59,85 134,18587,89 2,07 67,83 49,23

Variasi Reflektor

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)


η teoritis

(%)

η aktual

(%)


27


surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin udara

pada variasi debit aliran air absorber 5 ml/s



pada variasi debit aliran air absorber 4 ml/s

1 32,63 48,71 551,35 4977,13 11445,08 2385,89 0,041 0,269 0,406 0 58,07 0

2 34,73 51,71 714,40 5568,45 13298,02 2378,70 0,045 0,333 0,504 0,18 55,44 19,64

3 36,43 53,93 802,33 6088,01 14831,37 2373,38 0,047 0,385 0,584 0,22 57,16 21,61

4 37,09 51,98 540,94 6302,91 13475,89 2378,05 0,038 0,298 0,451 0,23 65,51 34,06

5 34,69 44,56 360,08 5554,57 9271,99 2395,80 0,021 0,130 0,196 0,20 43,03 44,79

6 31,13 35,29 151,23 4590,20 5734,63 2417,80 0,006 0,029 0,043 0,18 22,87 97,17

7 31,51 38,99 369,79 4685,43 6957,63 2409,05 0,014 0,071 0,106 0,04 22,81 8,69

8 30,18 35,63 288,06 4357,70 5836,86 2417,01 0,009 0,041 0,061 0,13 16,96 36,43

472,27 1,19 42,73 32,80

Pembanding Variasi Absorber 1

Jam ke- η teoritis

(%)

η aktual

(%)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)


G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

T C

(°C)

T W

(°C)

1 32,13 48,49 492,94 4846,87 11321,41 2386,40 0,042 0,270 0,408 0,00 65,27 0,00

2 35,19 53,43 700,91 5704,38 14473,18 2374,58 0,050 0,390 0,591 0,13 66,18 15,05

3 37,46 55,74 827,56 6426,25 16197,43 2369,03 0,051 0,441 0,671 0,17 63,50 15,85

4 39,25 57,20 900,52 7053,26 17381,40 2365,51 0,050 0,469 0,714 0,20 62,03 17,10

5 37,14 51,80 662,13 6318,45 13356,69 2378,48 0,037 0,290 0,440 0,20 52,21 23,27

6 32,91 38,52 320,94 5054,64 6791,19 2410,15 0,010 0,049 0,074 0,23 18,27 57,05

7 32,69 39,98 445,27 4994,22 7326,28 2406,68 0,014 0,072 0,108 0,09 19,37 16,56

8 31,94 38,09 332,94 4797,17 6641,10 2411,17 0,011 0,054 0,080 0,15 19,23 36,68

585,40 1,17 45,76 22,69

η teoritis

(%)

η aktual

(%)

Pembanding Variasi Absorber 2

Jam ke-G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)


T C

(°C)

T W

(°C)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)


28



pada pembanding variasi debit aliran air absorber 2 ml/s


surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin

udara pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s

1 34,73 50,92 464,10 5566,95 12787,07 2380,59 0,042 0,305 0,461 0,00 78,23 0,00

2 37,95 55,34 626,61 6592,42 15889,28 2369,99 0,047 0,413 0,627 0,16 78,45 19,88

3 40,74 57,79 764,90 7620,31 17879,37 2364,09 0,047 0,461 0,703 0,25 71,80 25,13

4 42,09 60,65 828,66 8169,54 20463,63 2357,19 0,054 0,579 0,884 0,29 83,15 26,89

5 42,95 61,16 748,59 8539,45 20960,30 2355,95 0,053 0,584 0,893 0,39 92,89 40,44

6 40,86 56,88 602,18 7667,60 17116,87 2366,28 0,043 0,415 0,631 0,33 81,97 43,13

7 36,73 49,17 523,09 6185,49 11713,54 2384,78 0,030 0,214 0,322 0,29 48,59 43,71

8 34,12 42,84 375,70 5391,82 8489,16 2399,89 0,018 0,103 0,155 0,19 32,73 39,90


Pembanding Variasi Absorber 3 dan Pendingin 1

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

η teoritis

(%)

η aktual

(%)

1 33,94 48,93 468,95 5339,51 11574,40 2385,35 0,038 0,254 0,384 0,00 64,54 0,00

2 37,75 55,02 637,47 6524,29 15642,09 2370,76 0,047 0,403 0,612 0,20 75,31 24,44

3 41,31 59,47 737,06 7848,43 19366,01 2360,03 0,052 0,534 0,815 0,29 86,26 31,11

4 39,71 55,93 711,14 7225,17 16352,38 2368,56 0,044 0,399 0,607 0,30 66,82 32,69

5 35,98 45,14 423,28 5945,73 9552,42 2394,40 0,019 0,124 0,186 0,31 34,82 57,95

6 34,24 41,88 423,34 5425,74 8079,69 2402,18 0,015 0,084 0,127 0,20 23,75 37,80

7 33,85 41,12 423,71 5314,33 7772,25 2403,97 0,014 0,077 0,115 0,20 21,56 37,71

8 32,28 38,52 361,79 4885,57 6789,31 2410,16 0,011 0,056 0,083 0,21 18,39 45,94


Pembanding Variasi Kaca Pendingin 2

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

η teoritis

(%)

η aktual

(%)


29







1 33,32 49,79 451,64 5165,57 12083,47 2383,30 0,043 0,29 0,44 0,00 76,86 0,00

2 36,22 55,89 555,90 6021,67 16316,63 2368,67 0,056 0,48 0,72 0,18 101,79 25,46

3 38,64 59,76 670,53 6833,73 19631,16 2359,33 0,063 0,62 0,95 0,20 110,06 23,67

4 37,92 53,95 528,18 6581,76 14848,60 2373,33 0,042 0,36 0,54 0,32 80,07 48,11

5 33,63 41,89 286,48 5252,56 8084,75 2402,15 0,017 0,09 0,14 0,26 38,40 71,16

6 34,02 44,50 413,62 5362,18 9246,09 2395,93 0,023 0,14 0,21 0,07 39,86 13,88

7 33,76 43,27 451,91 5287,32 8680,85 2398,86 0,020 0,12 0,18 0,14 30,72 24,11

8 33,01 40,07 291,66 5081,86 7361,16 2406,47 0,013 0,07 0,10 0,13 28,62 35,68


Pembanding Variasi Kaca Pendingin 3

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

η teoritis

(%)

η aktual

(%)

1 33,76 53,64 498,29 5288,60 14626,21 2374,07 0,056 0,426 0,646 0,00 101,74 0,00

2 36,14 55,78 592,63 5996,82 16233,11 2368,92 0,056 0,472 0,717 0,18 94,83 24,27

3 38,62 61,25 809,14 6826,58 21049,42 2355,73 0,069 0,710 1,085 0,22 104,46 20,91

4 38,01 55,33 623,33 6613,55 15884,22 2370,00 0,047 0,411 0,625 0,34 78,55 43,34

5 39,06 58,68 831,11 6985,63 18654,95 2361,94 0,057 0,549 0,837 0,15 78,70 13,66

6 36,51 49,59 540,32 6113,28 11961,27 2383,79 0,032 0,230 0,347 0,32 50,66 47,19

7 36,83 50,04 572,12 6218,96 12233,19 2382,71 0,032 0,238 0,359 0,15 49,48 19,99

8 35,79 46,55 406,52 5886,42 10261,58 2391,05 0,024 0,159 0,240 0,26 46,60 50,67

609,181,62 75,63 27,50

m g

(kg/jam.m2)

m D

(liter)

η teoritis

(%)

η aktual

(%)


Variasi Pembanding Reflektor

Jam ke-T C

(°C)

T W

(°C)

G

(W/m2)

P C

(Pa)

P W

(Pa)

h fg

(kJ/kg)

q konv

(kW/m2)

q uap

(kW/m2)


30

TW adalah temperatur pada air destilasi (oC), TC adalah temperatur pada

kaca penutup (oC), G adalah energi surya yang datang (W/m

2), PW adalah tekanan

parsial uap air pada temperatur air (N/m2), PC adalah tekanan parsial uap air pada

temperatur kaca (N/m2), hfg adalah kalor laten air (kJ/kg), mg adalah massa uap air

(kg/jam.m2), qkonv adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk konveksi

(kW/m2), quap adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses

penguapan (kW/m2) dan mD adalah jumlah air destilasi yang dihasilkan (liter).

4.2 Pembahasan

Langkah berikutnya setelah pengumpulan data yang dilakukan yaitu

mencari persamaan dan menghitung dengan rumus yang sudah ditentukan.

Sebagai contoh perhitungan penulis mengambil data yang tercantum pada tabel

(3) yang merupakan data hasil perhitungan efisiensi aktual dan teoritis destilasi air

energi surya jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin air pada

variasi debit aliran absorber kain ketiga dan variasi debit aliran pendingin kaca

pertama, diketahui:

TC pada jam keempat = 38,52°C = 311,25 K

TW pada jam keempat = 61,49 °C = 334,49 K

G jam ketiga = 852,89 ⁄

AC alat destilasi vertikal = 0,84

mD alat destilasi vertikal = 0,40 liter = 0,40 kg/


31

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konvensi: (pers. 3)

*

+

⁄

( )

= [

– ⁄

– ⁄ ]

⁄

(

)

⁄

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan: (Pers. 2)

(

)

(

⁄

)

⁄

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal: (pers. 2)

⁄

⁄

1,11 ⁄


32

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi: (Pers. 1)

∫

⁄

⁄

⁄

⁄

∫

⁄

⁄

⁄

Berikutnya mencari persamaan dan menghitung dengan rumus yang sudah

ditentukan dari alat destilasi pembanding tabel (9) yang merupakan data dari alat

destilasi air energi surya menggunakan kaca tunggal berpendingin udara,

diketahui:

TC pada jam keempat = 42,09 °C = 315,09 K

TW pada jam keempat = 60,65 °C = 333,65 K

G jam ketiga = 828,66 ⁄

AC alat destilasi vertikal = 0,84

mD alat destilasi vertikal = 0,29 liter = 0,29 kg /


33

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konvensi: (pers. 3)

*

+

⁄

( )

= [

– ⁄

– ⁄ ]

⁄

(

)

⁄

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan: (Pers. 2)

(

)

(

⁄

)

⁄

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal: (pers. 2)

⁄

⁄

0,88 ⁄


34

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi: (Pers. 1)

∫

⁄

⁄

⁄

⁄

∫

⁄

⁄

⁄

Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapat dengan perbandingan antara

jumlah energi yang digunakan sebagai proses penguapan dibagi dengan rata-rata

radiasi surya yang datang dalam satu hari. Sedangkan Efisiensi aktual adalah

efisiensi yang didapat dengan melakukan perhitungan dari massa air hasil destilasi

dikalikan dengan panas laten air kemudian dibagi dengan luasan absorber yang

menerima energi surya dikalikan dengan rata-rata radiasi surya yang datang dalam

1 hari.


35

Gambar 7 dan 8 menunjukan perbandingan hasil efisiensi aktual per hari

yang dihasilkan pada masing-masing variasi pada alat destilasi menggunakan kaca

berpendingin air dengan efisiensi aktual alat destilasi tanpa pendingin kaca

sebagai pembanding dan menunjukan hubungan antara efisiensi aktual dan radiasi

surya yang datang tehadap variabel yang divariasikan.

Gambar 7 Grafik hubungan efisiensi aktual dan daya surya yang datang dalam 8

jam/hari dengan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s terhadap

variasi: a) debit aliran air absorber kain 5 ml/s, b) debit aliran air

absorber kain 4 ml/s, c) debit aliran air absorber kain 2 ml/s, d) debit

aliran air absorber kain 4 ml/s dan dengan penambahan reflektor.

Gambar 7 menunjukan hubungan antara efisiensi aktual dan daya surya

yang datang dengan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s terhadap variasi debit

aliran air absorber. Diperoleh efisiensi aktual tertinggi mencapai 49,23 % pada

variasi debit aliran kaca pendingin 13 ml/s dan debit aliran air absorber 4 ml/s

dengan penambahan reflektor, rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sebesar

598,54 W/m2. Untuk alat destilasi tanpa pendingin kaca diperoleh efisiensi aktual

41,51 43,65 46,35 49,23

32,80

22,69 29,85 27,50

464,81

569,78 613,73 598,54

0

100

200

300

400

500

600

700

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

a b c d

G

wat

t/m

²

Efis

ien

si %

η % Aktual Destilator Menggunakan Kaca Berpendingin Air

η % Aktual Destilator Tanpa Pendingin Kaca

Energi Surya yang Datang (G)


36

tertinggi 32,80 % pada variasi aliran air absorber 2 ml/s dengan rata-rata radiasi

matahari pada hari tersebut sebesar 464,81 W/m2. Pada alat destilasi tanpa

pendingin kaca efisiensi tertinggi mencapai 32,80 % dikarenakan pada hari

tersebut cuaca tidak terlalu cerah menyebabkan rata-rata radiasi surya (G) yang

didapat hanya sebesar 464,81 W/m2. Proses perhitungan dengan program exel

karena dalam perhitungan efisiensi rata-rata daya matahari dalam satu hari adalah

sebagai pembagi maka menghasilkan efisiensi teoritis yang besar apabila absorber

kain dapat meyerap panas sinar matahari dan kaca penutup dapat dengan baik

mengembunkan uap air maka hasil destilasi yang dihasilkan tetap besar.

Gambar 8 Grafik hubungan efisiensi aktual dan daya surya yang datang dalam 8

jam/hari dengan debit aliran air absorber 2 ml/s terhadap variasi: a)

debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s, b) debit aliran air pendingin

kaca 16 ml/s, c) debit aliran air pendingin kaca 19 ml/s.

Grafik pada gambar 8 menunjukkan hubungan antara efisiensi aktual dan

daya surya yang datang dengan debit aliran air absorber 2 ml/s terhadap variasi

46,35 48,80 49,12

29,85 33,45 30,26

613,73

525,48

445,34

0

100

200

300

400

500

600

700

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

a b c

G

wat

t/m

²

Efis

ien

si %





37

debit aliran air kaca pendingin. Diperoleh efisiensi aktual tertinggi mencapai

49,12 % pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s dan debit aliran air pendingin

kaca 19 ml/s, rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut sebesar 445,34 W/m2.

Efisiensi aktual mencapai 49,12 % dikarenakan pada hari tersebut cuaca tidak

terlalu cerah menyebabkan rata-rata radiasi surya yang didapat hanya sebesar

445,34 watt/m2. Proses perhitungan dengan program exel karena dalam

perhitungan efisiensi teoritis rata-rata energi matahari dalam satu hari adalah

sebagai pembagi maka menghasilkan efisiensi teoritis yang besar, akan tetapi

jumlah air yang dihasilkan pada hari tersebut cukup besar yang dikarenakan debit

aliran air pendingin kaca penutup sebesar 19 ml/s menjadikan kaca penutup lebih

dingin dibandingkan variasi lainnya yang menyebabkan proses pengembunan uap

air menjadi lebih baik. Untuk alat destilasi tanpa pendingin kaca diperoleh

efisiensi aktual tertinggi 33,45 % pada variasi debit aliran air pendingin kaca 16

ml/s dengan rata-rata radiasi matahari (G) pada hari tersebut sebesar 525,48

W/m2.

Pada kedua grafik perbandingan efisiensi aktual alat destilasi

menggunakan kaca berpendingin air dan efisiensi alat destilasi tanpa pendingin

kaca (pembanding) diatas, menunjukan bahwa alat destilasi menggunakan kaca

berpendingin air mampu menghasilkan efisiensi aktual yang lebih baik

dibandingkan alat destilasi tanpa pendingin kaca (pembanding). Penambahan

reflektor yang terpasang dibagian kedua sisi ( kanan-kiri ) alat destilator, terbukti

dapat mempengaruhi tingginya temperatur absorber kain walaupun debit aliran air

absorber sebesar 4 ml/s sehingga akan meningkatkan efisiensi aktualnya.


38

Gambar 9 dan 10 menunjukan perbandingan hasil efisiensi teoritis dan

efisiensi aktual per hari yang dihasilkan pada masing-masing variasi pada alat

destilasi menggunakan kaca berpendingin air terhadap efisiensi teoritis dan

efisiensi aktual alat destilasi tanpa pendingin kaca sebagai pembanding.

Gambar 9 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis yang

dicapai dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air pendingin kaca 13

ml/s terhadap variasi: a) debit aliran air absorber kain 5 ml/s, b)

debit aliran air absorber kain 4 ml/s, c) debit aliran air absorber kain

2 ml/s, d) debit aliran air absorber kain 4 ml /s dan dengan

penambahan reflektor.

Grafik pada gambar 9 menunjukan perbandingan efisiensi aktual dan

efisiensi teoritis dengan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s terhadap variasi

debit aliran air absorber kain. Pada alat destilasi menggunakan kaca berpendingin

air diperoleh efisiensi teoritis paling tinggi yang dihasilkan mencapai 79,38 %

dengan efisiensi aktual 46,35 % pada variasi debit aliran air absorber kain 2 ml/s

57,21

68,95

79,38

67,83

41,51 43,65

46,35 49,23

42,73 45,76

85,87

75,63

32,80

22,69

29,85 27,50

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

a b c d

Efis

ien

si %

η % Teoritis Destilator Menggunakan Kaca Berpendingin Air


η % Teoritis Destilator Tanpa Pendingin Kaca



39

dan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s. Pada alat destilasi tanpa menggunakan

pendingin kaca efisiensi teoritis yang dihasilkan mencapai 85,87 % dengan

efisiensi aktual 29,85 % pada variasi debit aliran air absorber sebesar 2 ml/s.

Gambar 10 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis yang

dicapai dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air absorber 2 ml/s

terhadap variasi: a) debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s, b) debit

aliran air pendingin kaca 16 ml/s, c) debit aliran air pendingin kaca

19 ml/s.

Grafik pada gambar 10 menunjukan perbandingan efisiensi aktual dan

efisiensi teoritis dengan debit aliran air absorber kain 2 ml/s terhadap variasi debit

aliran air pendingin kaca. Pada alat destilasi menggunakan kaca berpendingin air

diperoleh efisiensi teoritis paling tinggi yang dihasilkan mencapai 79,38 %

dengan efisiensi aktual 46,35 % pada variasi debit aliran air absorber kain 2 ml/s

dan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s. Pada alat destilasi tanpa menggunakan

79,38 73,86

50,85 46,35 48,80 49,12

85,87

48,93

63,30

29,85 33,45

30,26

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

a b c

Efis

ien

si %

η % Teoritis Destilator Menggunakan Kaca Berpendingin Air


η % Teoritis Destilator Tanpa Pendingin Kaca



40

pendingin kaca efisiensi teoritis yang dihasilkan mencapai 85,87 % dengan

efisiensi aktual 29,85 % pada variasi debit aliran air absorber sebesar 2 ml/s.

Pada kedua grafik perbandingan hasil efisiensi teoritis dan efisiensi aktual

per hari yang dihasilkan pada masing-masing variasi pada alat destilasi

menggunakan kaca berpendingin air terhadap efisiensi teoritis dan efisiensi aktual

alat destilasi tanpa pendingin kaca sebagai pembanding, diperoleh efisiensi teoritis

paling tinggi pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s dan debit aliran kaca

pendingin 13 ml/s untuk alat menggunakan kaca berpendingin air dan variasi

debit aliran air absorber 2 ml/s. Hal ini dikarenakan semakin kecil debit air yang

mengalir pada absorber dan tinggi daya surya yang datang (G) dapat

mengakibatkan proses penguapan berjalan cepat sehingga temperatur absorber

(Tw) tinggi terlalu tinggi. Jumlah volume air yang mengalir pada absorber kain

diupayakan tidak terlalu besar dan tidak terlalu kecil, karenan memanaskan air

banyak dan memanaskan sedikit air tentu lebih cepat menguap air yang sedikit.

Jumlah massa air yang besar akan membutuhkan waktu yang lebih lama dan

membutuhkan energi panas matahari yang besar pula agar cepat menguap.

Tingginya temperatur absorber kain (Tw) akan mempengaruhi tingginya efisiensi

teoritis. Sedangkan rendahnya efisiensi aktual tersebut disebabkan konsentrasi uap

air yang berlebih didalam bak destilator akan menghambat proses penguapan. Uap

air akan sulit bergerak menuju kaca penutup dan proses pengembunan.

Temeperatur didalam bak destilator yang tinggi sehingga temperatur kaca (Tc)

menjadi tinggi dan uap air akan susah mengembun.


41

Kedua grafik perbandingan hasil efisiensi teoritis dan efisiensi aktual per

hari yang dihasilkan pada masing-masing variasi pada alat destilasi menggunakan

kaca berpendingin air terhadap efisiensi teoritis dan efisiensi aktual alat destilasi

tanpa pendingin kaca sebagai pembanding juga menunjukan bahwa dalam

beberapa variasi efisiensi teoritis alat destilasi tanpa pendingin kaca (pembanding)

lebih tinggi dari alat destilasi menggunakan kaca berpendingin air. Hal ini

disebabkan karana energi surya yang diserap untuk memanaskan absorber kain

(Tw) terhambat oleh kaca dan air.


42

Gambar 11 dan 12 menunjukan hubungan perbandingan antara hasil massa

destilasi ( ) per hari alat destilasi menggunkan kaca berpendingin air dengan

alat destilasi menggunakan kaca tanpa pendingin air (pembanding) terhadap rata-

rata daya surya yang datang pada satu hari (G) pada masing-masing alat destilasi

dengan variabel yang divariasikan.

Gambar 11 Grafik hubungan hasil volume air destilasi dan daya surya yang

datang dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air pendingin kaca 13

ml/s terhadap variasi: a) debit aliran air absorber kain 5 ml/s, b)

debit aliran air absorber kain 4 ml/s, c) debit aliran air absorber kain

2 ml/s, d) debit aliran air absorber kain 4 ml/s dan dengan

penambahan reflektor.

Gambar 11 menunjukan grafik hubungan hasil volume air destilasi dan

daya surya yang datang dengan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s terhadap

variasi debit aliran air absorber kain. Hasil air bersih yang diperoleh ( ) dari alat

destilasi menggunakan kaca berpendingin air mencapai 2,385 liter per hari dengan

rata-rata radiasi matahari (G) pada hari tersebut sebesar 613,73 W/m2. Sedangkan

1,35

2,07 2,39

2,07

1,19 1,17

1,89 1,62

464,81

569,78 613,73 598,54

0

100

200

300

400

500

600

700

0

1

2

3

4

a b c d

G

wat

t/m

²

Vo

lum

e d

m3

Hasil Massa Destilasi Menggunkan Kaca Berpendingin Air

Hasil Massa Destilasi Tanpa Pendingin Kaca



43

pada alat destilasi tanpa pendingin kaca, hasil air destilasi yang dihasilkan ( )

mencapai 1,89 liter per hari dengan rata-rata radiasi matahari pada hari tersebut

sebesar 613,73 W/m2.

Gambar 12 Grafik hubungan hasil volume air destilasi dan daya surya yang

datang dalam 8 jam/hari dengan debit aliran air absorber 2 ml/s

terhadap variasi: a) debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s, b) debit

aliran air pendingin kaca 16 ml/s, c) debit aliran air pendingin kaca

19 ml/s,

Gambar 12 menunjukan grafik hubungan hasil volume air destilasi dan

daya surya yang datang dengan debit aliran air absorber kain 2 ml/ s terhadap

variasi debit aliran air pendingin kaca. Hasil air bersih yang diperoleh ( ) dari

alat destilasi menggunakan kaca berpendingin air mencapai 2,39 liter

per hari

dengan rata-rata radiasi matahari (G) pada hari tersebut sebesar 613,73 W/m2.

Sedangkan pada alat destilasi tanpa pendingin kaca, hasil air bersih yang

dihasilkan ( ) mencapai 1,89 liter per hari dengan rata-rata radiasi matahari

pada hari tersebut sebesar 613,73 W/m2.

2,39

1,98

1,35

1,89 1,71

1,31

613,73

525,48

445,34

0

100

200

300

400

500

600

700

0

1

2

3

4

a b c

G w

att/

m2

Volu

me

dm

3

Hasil Massa Destilasi Menggunakan Kaca Berpendingin Air

Hasil Massa Destilasi Tanpa Pendingin Kaca



44

Pada kedua gambar grafik hubungan hasil massa air destilasi dan energi

surya yang datang dalam satu hari, menunjukan bahwa besarnya rata-rata radiasi

surya yang datang (G), kemampuan absorber kain menyerap panas dari energi

matahari, dan kemampuan kaca dalam mengembunkan uap air, akan

mempengaruhi besarnya hasil destilasi yang diperoleh. Dari kedua grafik tersebut

dapat dilihat bahwa semakin tinggi rata-rata energi surya yang diterima semakin

tinggi pula hasil destilasi.

Gambar 14 dan 15 menunjukan perbandingan antara volume uap ( g) dan

volume hasil destilasi ( ) per hari alat destilasi menggunakan kaca berpendingin

air pada masing-masing variabel yang divariasikan.

Gambar 13 Grafik perbandingan hasil volume uap air dan hasil volume air hasil

destilasi yang diperoleh selama 8 jam/hari dengan debit aliran air

pendingin kaca 13 ml/s terhadap variasi: a) debit aliran air absorber

kain 5 ml/s, b) debit aliran air absorber kain 4 ml/s, c) debit aliran air

absorber kain 2 ml/s, d) debit aliran air absorber kain 4 ml/s dan

dengan penambahan reflektor.

2,57

3,63

4,95

4,08

1,35

2,07 2,39

2,07

0

1

2

3

4

5

6

a b c d

Vo

lum

e d

m3

Hasil Massa Uap Air Hasil Massa Destilasi


45

Gambar 13 menunjukan perbandingan hasil massa uap air dan hasil massa

air destilasi dengan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s terhadap variasi debit

aliran air absorber kain pada alat destilasi menggunakan kaca berpendingin air.

Hasil volume uap tertinggi ( g) mencapai 4,95 kg/m2 dengan volume hasil ( )

destilasi 2,39 liter pada variasi debit aliran pendingin kaca 13 ml/s dan debit

aliran air absorber 2 ml/s.

Gambar 14 Grafik perbandingan hasil volume uap air dan hasil volume air hasil

destilasi yang diperoleh selama 8 jam/hari dengan debit aliran air

absorber 2 ml/s terhadap variasi : a) debit aliran air pendingin kaca

13 ml/s, b) debit aliran air pendingin kaca 16 ml/s, c) debit aliran air


Gambar 14 menunjukan perbandingan hasil massa uap air dan hasil massa

air destilasi dengan debit aliran air absorber 2 ml/s terhadap variasi debit aliran air

pendingin kaca. Hasil volume uap tertinggi mencapai ( g) 4,95 kg/ dengan

volume hasil destilasi ( ) 2,39 liter pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s

dan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s.

4,95

3,70

2,13 2,39

1,98

1,35

0

1

2

3

4

5

6

a b c

Volu

me

dm

3

Hasil Massa Uap Air Hasil Massa Destilasi


46

Pada kedua grafik perbandingan antara volume uap ( g) dan volume

hasil destilasi ( ) alat destilasi menggunakan kaca berpendingin air didapatkan

hasil paling baik pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s dan debit aliran air

pendingin kaca 13 ml/s dengan volume uap ( g) mancapai 4,95 kg/m2 dan

volume hasil destilasi ( ) mencapai 2,39 liter. Dari hasil tersebut didapatkan

persentase perbandingan volume uap ( g) dan volume hasil destilasi ( )

sebesar 48,28 %. Sedangkan pada grafik perbandingan efisiensi aktual dan

efisiensi teoritis pada variasi tersebut (gambar 10), diketahui bahwa efisiensi

teoritis mencapai 79,38 % dan efisiensi aktual mencapai 46, 35 %. Dari hasil

tersebut didapatkan persentase perbandingan antara efisiensi teoritis dengan

efisiensi aktual sebesar 60.90 %. Hasil ini menunjukan bahwa perbandingan

volume uap ( g) dan volume hasil destilasi ( ) lebih kecil daripada

perbandingan antara efisiensi teoritis dengan efisiensi aktual. Hal ini

kemungkinan dikerenakan penentuan sudut kemiringan kaca yang diatur 15

derajat kurang baik. Dapat diperkirakan embun yang ada pada di kaca penutup

akan jatuh kembali ke absorber kain sebelum sampai ke penampung hasil air

destilasi.


45

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat alat destilasi energi surya jenis absorber kain

menggunakan kaca tunggal berpendingin air dan alat destilasi energi surya

jenis absorber kain menggunakan kaca tunggal berpendingin udara ( tanpa

pendingin).

2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi aktual tertinggi pada alat

destilasi berpendingin air ditunjukkan pada variasi debit aliran air absorber 4

ml/s dan debit aliran pendingin kaca 13 ml/s dengan penambahan reflektor,

yaitu air sebesar 49,3 % pada tingkat radiasi energi surya yang datang (G)

sekitar 598 W/m2. Pada alat destilasi berpendingin udara memperoleh

efisiensi aktual tertinggi pada variasi debit aliran air absorber 2 ml/s yaitu

sebesar 33,4 % pada tingkat radiasi energi surya yang datang (G) sekitar 525

W/m2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil air destilasi terbesar

ditunjukkan oleh alat destilasi berpendingin air pada variasi debit aliran air

absorber kain 2 ml/s dan debit aliran air pendingin kaca 13 ml/s, yaitu

mencapai 3,39 liter per hari. Pada alat destilasi berpendingin udara,

menghasilkan hasil air destilasi terbanyak, ditunjukkan pada variasi debit

aliran absorber 2 ml/s yaitu mencapai 1,89 liter per hari..


46

5.2 Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan bahan material alat dan

sensor alat yang baik, seperti klem selang yang tidak mudah rusak sehingga

tidak menyebabkan kebocoran, dempul kayu yang baik sehingga uap air tidak

meresap kedalam kayu, menggunakan rangka alat destilasi yang kokoh atau

kuat, menggunakan kabel yang tudak mudah putus, serta menggunakan sensor

air yang tidak cepat rusak karena air (tahan terhadap air).

2. Untuk penelitian selanjutnya ketika pengambilan data berlangsung diusahakan

mengecek dan memerhatikan alat sebanyak dan secermat mungkin supaya tidak

terjadi banyak kesalahan.


47

DAFTAR PUSTAKA

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

Paramita.

Badran, A.A., Najjar, Y.S., 1992, The inverted trickle flat plate solar collector,

Proc. International Renewable Energy Conference, Amman, Jordan, June

22–26,M. Audi, ed., 1 (1992) 119–129.

Badran, A.A., Hamdan, M.A., 1993, Inverted trickle solar still, 4th Arab

International Solar Energy Conference, Amman, Jordan November 20–25,

1993, Publication of Royal Scientific Society, Amman, Jordan, 2 (1993)

763–773.

Boukar, M., Harmim, A., 2004, Parametric study of a vertical solar still under

desert climatic conditions, Desalination 168, 21–28.

Boukar, M., Harmim, A., 2005, Performance evaluation of one-sided vertical solar

still tested in the Desert of Algeria, Desalination, 183, 113–126.

Boukar, M., Harmim, A., 2007, Design parameters and preliminary experimental

investigation of an indirect vertical solar still, Desalination 203, 444–454

Cengel, Yunus A., (1998). Heat Transfer: A Practical Approach. Boston: McGraw

Hill

Dunkle, R.V., 1976, Solar distillation and combined distillation and water heating

for tropical areas. Conf. Application of Solar Energy, pp. 148–172.

Garcia Rodriguez, L. Gomez-Camacho, C., 1999, Design parameters selection for

a distillation system coupled to a solar parabolic trough, Desalination, 122,

195–204.

Garg, H.P., Hann, H.S., 1976, Effect of climatic, operational and design

parameters on the year round performance of single sloped and double

sloped solar stills under Indian arid zones conditions. Solar Energy, 1, 159.

Headly, O.St., Springer, B.G.F., 1970, Effects of design and empirically variable

parameters on solar still performances, 3rd Internat. Symp. on Fresh Water

from Sea, 1, 669–677.

Kapita, M., 2014, Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Dengan Penambahan

Kondensor Pasi Pada Posisi Dibelakang Bak Destilator. Skripsi. Yogyakarta:

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.


48

Kunze, H. H.,(2001), A New Approach To Solar Desalination For Small- And

Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41

Malick, M.A.S., Tiwari, G.N., Sodha, M.S., 1982, Solar Distillation. Pergamon

Press.

Ramli, M., Wibulswas, P., 1984, Solar stills with vertical and flat absorbing

surface, Regional seminar on simulation and design in solar energy

applications, UNESCO-USAID, Bangkok.

Singh, S.K., Bhatnan, V.P., Tiwari, G.N., 1996, Design parameters for

concentrator assisted solar distillation system, Energy Conves. Mgmt., 37(2),

242–252.

Tanaka, K., Yamashita, A., Watanabe, K., 1982, Experimental and analytical study

of the tilted wick type solar still, in: Solar World Forum, Vol. 2, Pergamon

Press, Oxford.

Tiwari, G.N., 1992, Recent advances in solar distillation. In R. Kamal, K.P.

Maheshwari and R.L. Sawhney, eds., Solar Energy and Energy

Conservation. Chapter 2, Wiley Eastern Limited.

Wibulswas, P., Tadtiam, S., 1984, Improvement of a basin type solar still by

means of vertical back wall. Internat. Symp. Workshop on Renewable

Energy Sources, Lahore.

Yeh, H.M., Chen, L.C., 1986, The effects of climatic, design and operational

parameters on the performance of wick type distillers. Energy Convers.

Mgmt.,26, 175.


49

LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel Sifat Air dan Uap

Tabel L1. Sifat Air dan Uap Jenuh

t

°C

Ps

bar

hfg

kJ/kg

0.01 0.006112 2500.8

1 0.006566 2498.3

2 0.007054 2495.9

3 0.007575 2493.6

4 0.008129 2491.3

5 0.008719 2488.9

6 0.009346 2486.6

7 0.01001 2484.3

8 0.01072 2481.9

9 0.01147 2479.6

10 0.01227 2477.2

11 0.01312 2474.9

12 0.01401 2472.5

13 0.01497 2470.2

14 0.01597 2467.8

15 0.01704 2465.5

16 0.01817 2463.1

17 0.01936 2460.8

18 0.02063 2458.4

19 0.02196 2456.0

20 0.02337 2453.7

21 0.02486 2451.4

22 0.02642 2449.0

23 0.02808 2446.6

24 0.02982 2444.2

25 0.03166 2441.8

26 0.03360 2439.5

27 0.03564 2437.2

28 0.03778 2434.8

29 0.04004 2432.4

30 0.04242 2430.0

32 0.04754 2425.3

34 0.05318 2420.5

36 0.05940 2415.8

38 0.06624 2411.0

40 0.07375 2406.2

42 0.08198 2401.4

44 0.09100 2396.6


50

46 0.1009 2391.8

48 0.1116 2387.0

50 0.1233 2382.1

55 0.1574 2370.1

60 0.1992 2357.9

65 0.2501 2345.7

70 0.3116 2333.3

75 0.3855 2320.8

80 0.4736 2308.3

85 0.5780 2295.6

90 0.7011 2282.8

95 0.8453 2269.8

100 1.01325 2256.7

Dari Wiranto Arismunandar, Teknologi Rekayasa Surya (Jakarta, 1995)


51

Lampiran 2 Foto-foto Alat Penelitian

Gambar L.1 Logger (Biru) dan Stalker

(Merah)

Gambar L.2 Dallas Semiconductor

Temperature Sensors

(TDS)

Gambar L.3 Solarmeter

Gambar L.4 Penampung Air Hasil

Destilasi

Gambar L.5 Alat Destilasi Air Energi

Surya Jenis Absorber

Kain Menggunakan

Kaca Tunggal

Berpendingin Udara


52

Gambar L.6 Alat Destilasi Air

Energi Surya Jenis

Absorber Kain

Menggunakan Kaca

Tunggal Berpendingin

air

Gambar L.7 Alat Destilasi Air Energi

Surya Jenis Absorber

Kain Menggunakan

Kaca Tunggal

Berpendingin Air dan

Reflektor

Gambar L.8 Mekanisme pengatur

debit aliran air

Gambar L.9 Bak Penampung Air

Sisa aliran absorber dan

Pendingin Kai


plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - core.ac.uk filemembandingkan unjuk kerja alat destilasi...

Documents