unjuk kerja destilasi air energi surya … · kata kunci: destilasi air, energi surya, vertikal,...

i

UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI SURYA

BERKONDENSOR

PASIF DENGAN HEAT RECOVERY MENGGUNAKAN

EFEK KAPILARITAS SATU KAIN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

Felix Kurniawan Hadi Pratama

NIM : 115214023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2014

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PERFORMANCE OF THE SOLAR WATER DISTILLATION VERTICAL TYPE

WITH CAPILLARITY EFFECTS ABSORBER USING ONE LAYER FABRIC

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of The Requirements

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

Presented by:

Felix Kurniawan Hadi Pratama

NIM : 115214023

MECHANICAL OF ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT MECHANICAL ENGINERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2014


iii


iv


v


vi


vii

INTISARI

Pada penelitian ini diteliti pengaruh penggunaan kondensor pasif dan

heat recovery untuk meningkatkan volume air hasil destilasi. Dengan metode

kondensor pasif uap berlebih pada saat terjadi penguapan dapat dimanfaatkan heat

recovery. Dalam penelitian ini ketinggian air didalam bak destilator pada alat

destilasi menggunakan kondensor pasif sangat berpengaruh terhadap efisiensi dan

jumlah volume air yang dihasilkan. Pada ketinggian air 12 mm di dalam bak

destilator menghasilkan proses penguapan yang lebih cepat dan volume air yang

dihasilkan lebih banyak dibandingkan dengan variasi ketinggian air di dalam bak

destilator 17 mm dan 29 mm. Hasil volume air terbanyak yang dihasilkan pada

ketinggian air di dalam bak destilator 12 mm sejumlah 4,14 liter/m2. Pada variasi

alat destilasi menggunakan kondensor metode kondensor satu kain menghasilkan

efisiensi teoritis tertinggi selama pengambilan data yakni 71,93 % dan efisiensi

aktual 14,94 % dengan rata-rata radiasi surya yang datang dalam sehari sebesar

590,59 watt/m2. Pada alat destilasi konvensional hasil volume air yang paling baik

pada percobaan hari pertama dengan menghasilkan sebanyak 2,12 liter/m2.

Sedangkan pada alat destilasi air konvensional (tanpa menggunakan kondensor

pasif) menghasilkan efisiensi teoritis tertinggi selama pengambilan data yakni

77,75 % dan efisiensi aktual 34,06 % dengan rata-rata radiasi surya yang datang

dalam sehari sebesar 590,59 watt/m2.

Kata kunci: destilasi air, energi surya, vertikal, sifat kapilaritas, efisiensi


viii

ABSTRACT

In this research the passive condenser and heat recovery method are

used to increase the water volume during destillation process. Using the

passive condenser the excessive evaporation which occur during the

evaporation process can be used for heat recovery. In this study, the water

level in the tub distillation with apparatus using passive condenser also affects

the efficiency and the produced water volume. Variation used is a variation of

air conditioning (with nothing), pending the variation of water (cooling water

flow glass), and the variation of water cooling using a reflector. The results

showed that the highest actual efficiency of the distillation equipment types

shown on the vertical variation of the cooling water is equal to 14,94 % at

590,59 G Watt / m2. But for the entire distillation equipment and conventional

vertical type, conventional distillation equipment to obtain the highest current

efficiency of 71,93 % on average for 3 days at G 590,59 Watt / m 2

3-day

average rat. The results showed that the distilled water results in poor

distillation equipment types shown on the vertical variation of water cooling

using a reflector to reach 2,12 liters a day. But for the entire vertical type tool

maunpun conventional distillation, the average for 3 days konvensonal

distillation tool produces results reach most of distilled water 4,14 liters.

Key words: distilled water, solar energi, vertical, nature capillarity, efficiency


ix

KATA PENGANTAR

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

berkah-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Tugas akhir ini 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 tugas

akhir. Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan

berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir 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, S.T, M.T., selaku Ketua Program Studi

Teknik Mesin atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di

Program Studi Teknik Mesin;


x

3. Budi Setyahandana, S.T., 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 Tugas Akhir

yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan tugas

akhir;

5. Ir. Franciscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., atas kerja sama bantuannya

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 tugas

akhir;

7. Keluarga tercinta, Ayah tercinta Ignatius Sunarno Hadi, Ibu tercinta

Bernadeta Padmi Indarwati, dan adik tercinta yang telah memberikan doa,

semangat serta dukungan moral maupun materiil sehingga dapat

membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Untuk saudara – saudara Pak wiwik, Bu Heri, Bu Yuli, Bu Enik, Mbak

fero, Mas Erwin , Dek Yovi yang telah memberikan dukungan sepenuhnya

serta doa untuk tercapainya tugas akhir ini.

9. Untuk para sahabat tercinta Yudha, Ramos, Cahyo, Damar, Dani, dan

Prima yang selalu mendukung dan membantu disaat saya mengalami

kesulitan dalam penyelesaian tugas akhir ini.


xi


xii

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ iii

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

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ...................................................... v

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

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

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

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

DAFTAR ISI ............................................................................................................ x

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiv

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

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

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

1.2 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ........................................................................................ 3

1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 4

1.5 Skema Alat ................................................................................................ 5

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

2.1 Pengertian Destilasi ................................................................................... 6

2.2 Landasan Teori .......................................................................................... 6

2.3 Persamaan yang Digunakan ...................................................................... 9

2.4 Penelitian yang Pernah Dilakukan........................................................... 11

2.5 Jenis-jenis Destilasi ................................................................................. 13

2.6 Elemen Alat Destilasi Umum .................................................................. 16

BAB III METODE PENELITIAN......................................................................... 17

3.1 Skema Alat Penelitian ............................................................................. 17


xiii

3.2 Alat yang Mendukung Dalam Pengambilan Data ................................... 20

3.3 Variabel yang Divariasikan ..................................................................... 21

3.4 Parameter yang Diukur ............................................................................ 22

3.5 Langkah Penelitian .................................................................................. 22

3.6 Analisis Data ........................................................................................... 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 24

4.1 Data Penelitian ........................................................................................ 24

4.2 Hasil Penelitian ........................................................................................ 28

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

BAB V PENUTUP ................................................................................................. 50

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 50

5.2 Saran ........................................................................................................ 51

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 52

LAMPIRAN ........................................................................................................... 54

Lampiran 1 Foto-foto Alat Penelitian ................................................................ 55




../data%20alat%20(2)/SEMINAR/New%20folder/Perbaikan%20KE%202%20Naskah%20TA%20TRI%20CAHYO%20WIBOWO-115214006.docx#_Toc401655934



xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data pada variasi ketinggian air 10 mm di dalam bak destilator pada

penelitian alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pada

hari pertama. ............................................................................................. 25



hari kedua. ................................................................................................ 26



hari ketiga. ................................................................................................ 26

Tabel 4 Data pada alat pembanding destilasi air energi surya konvensional pada

hari pertama. ............................................................................................. 27

Tabel 5 Data alat pembanding destilasi air energi surya konvensional pada hari

kedua. ........................................................................................................ 27

Tabel 6 Data alat pembanding destilasi air energi surya konvensional pada hari

ketiga. ....................................................................................................... 28


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Skema alat destilasi air energi surya menggunakan energi recoveri

dengan metode bak air satu tingkat ................................................... 5

Gambar 2.1 Skema alat destilasi air energi surya yang umum .............................. 8

Gambar 2.2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator tanpa

kondensor........................................................................................... 8

Gambar 2.3 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator dengan

kondensor........................................................................................... 8

Gambar 3.1 Skema alat destilasi energi surya konvensional tanpa menggunakan

kondensor......................................................................................... 18

Gambar 3.2 Skema alat destilasi air energi surya menggunakan energi recoveri

dengan metode bak air satu tingkat .....................................................

Gambar 4.1 Grafik dari G pada alat masing-masing destilasi hari pertama ........ 33

Gambar 4.2 Garfik perbandingan efisisensi teoritis kondensor, efisisensi teoritis

konvensional, efisisensi aktual kondensor, dan efisisensi aktual

konvensional pada hari pertama. ..................................................... 33

Gambar 4.3 Grafik perbandingan suhu pada bak air destilator (Tw) pada destilasi

berkondensor dan destilasi konvensional pada hari pertama ........... 36

Gambar 4.4 Grafik perbandingan hasil air dari destilasi (md) dari destilasi

berkondensor dan destilasi konvensional pada hari pertama ...............

Gambar 4.5 Grafik dari G pada alat masing-masing destilasi hari kedua ............ 37



konvensional pada hari kedua.......................................................... 37


berkondensor dan destilasi konvensional pada hari kedua .............. 38


berkondensor dan destilasi konvensional pada hari kedua ..................

Gambar 4.9 Grafik dari G pada alat masing-masing destilasi hari pertama ........ 40



konvensional pada hari ketiga ......................................................... 41


berkondensor dan destilasi konvensional pada hari ketiga .............. 42


berkondensor dan destilasi konvensional pada hari ketiga .............. 43


xvi

Gambar 4.13 Grafik perbandingan rata-rata efisiensi teoritis dan efisiensi aktual

pada destilasi berkondensor dan destilasi konvensional hari

pertama ............................................................................................ 44



kedua ................................................................................................ 45



ketiga ............................................................................................... 46

Gambar 4.16 Grafik perbandingan rata-rata efisiensi perhari dari efisiensi teoritis

dan efisiensi aktual pada alat destilasi berkondensor dan destilasi

konvensional selama 3 hari .............................................................. 47

Gambar 4.17 Grafik penbandingan md (lt) pada alat destilasi berkondensor dengan

variasi ketinggian air di dalam bak destilator 10 mm, 15 mm, dan 27

mm ................................................................................................... 49

Gambar L. 1 Sifat Air dan Uap Jenuh .................................................................... 53

Gambar L. 2 Alat Destilasi Energi Surya Konvensional ....................................... 55

Gambar L. 3 Alat Destilasi Energi Surya menggunakan Kondensor .................... 55

Gambar L. 4 Logger (Biru) dan Stalker (Merah) ................................................... 56

Gambar L. 5 Penampung Air Kotor dan Pengatur Ketinggian Air di dalam Bak

Destilator ........................................................................................... 56

Gambar L. 6 Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) ........................ 57

Gambar L. 6 Penampung Air Hasil Destilasi.........................................................57


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua

bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi. Air menutupi

hampir 71% permukaan bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta

mil³) tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada

lapisan –lapisan es (di kutub dan puncak – puncak gunung), akan tetapi juga

dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, air tawar, danau muka air

tawar,danau,uap air dan lautan es. Air dalam obyek - obyek tersebut

bergerak mengikuti suatu siklus air yaitu : melalui penguapan,hujan dan

aliran air diatas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara)

menuju laut. Air bersih penting bagi kehidupan manusia. Di banyak tempat

di dunia daerah- daerah yang kekurangan air bersih sangatlah banyak.Kualitas

maupun kandungan dalam air menjadi persoalan utama. Karena air yang di

konsumsi untuk manusia haruslah terbebas dari kuman maupun zat kimia

yang berbahaya.

Banyak langkah - langkah diambil untuk mengatasi beberapa

permasalahan akan kebutuhan air bersih. Salah satu langkahnya ialah

menggunakan destilasi air energi surya. Destilasi air energi surya

memanfaatkan panas dari sinar matahari, hal ini dapat menjadi solusi karena


2

di Indonesia sendiri merupakan daerah tropis(beriklim panas) dan mendapat

sinar matahari langsung. Destilasi ini sendiri juga dapat menghemat energi

dari energi fosil yang akhir – akhir ini menjadi pemikiran utama. Tetapi

masalah pada destilasi air tenaga surya terletak pada masih rendahnya

efisiensi yang dihasilkan. Pada alat destilasi air energi surya konvensional

umumnya berbentuk kotak dan disebut kotak destilator. Kotak destilator

terdiri dari 2 (dua) komponen utama yakni bak air dan kaca penutup. Bak air

berfungsi menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah

dari zat yang terkontaminasi. Kaca pada alat ini berguna untuk tempat

mengembunnya uap air sehingga dihasilkan air bersih yang langsung dapat

dikonsumsi. Alat destilasi air energi konvensional juga masih memiliki

masalah dengan rendahnya efisiensi yang dihasilkan.

Banyak kendala yang menyebabkan alat destilasi air energi

konvesional mengalami kerugian efisiensi salah satu akibatnya adalah

terjadinya kerugian kalor. Untuk memanfaatkan energi kalor yang banyak

terbuang salah satu caranya adalah mengurangi kerugian kalor pada proses

pengembunan uap air dengan memanfaatkan energi panas yang dilepas uap

air untuk menguapkan air pada tingkat berikutnya. Proses ini disebut dengan

energi recovery. Untuk memanfaatkan energi recovery memerlukan

komponen tambahan pada alat destilasi yakni kondensor pasif. Bentuk

kondensor pasif pada umumnya berbentuk kotak yang ditaruh dibagian

belakang kotak destilator. Penggunaan alat kondensor pasif ini dapat

menyebabkan sebagian uap air dari kotak destilator akan mengalir ke


3

kondensor pasif. Hasil penguapan air dapat langsung dapat dimanfaatkan lagi

untuk menguapkan air didalam bak dengan satu kain sebagai absorber pada

kondensor pasif.

Pada penelitian ini akan menggunakan metode lain dengan

memanfaatkan penguapan air dari kotak destilator yang mengalir ke

kondensor pasif dengan metode bak satu kain sebagai absorber. Hal ini

diharapkan bahwa kerugian kalor pada alat destilasi air energi surya

konvensional dapat dimanfaatkan untuk menguapkan air pada alat destilasi air

yang menggunakan kondensor dengan metode bak satu kain sebagai absorber.

Sehingga alat destilasi air dengan menggunakan kondensor pasif dapat

meningkatkan efisiensi yang lebih baik dari alat destilasi yang sebelumnya.

1.2 Rumusan Masalah

Destilasi air energi surya adalah salah satu cara untuk memisahkan air

dari zat yang mencemarinya. Cara ini dapat digunakan untuk mengatasi

kebutuhan akan air bersih pada daerah yang kekurangan dalam mendapatkan

air bersih.

Alat destilasi energi surya pun masih memiliki permasalahan dalam hal

rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Salah satu langkah untuk meningkatkan

efisiensi destilasi air energi surya adalah dengan energy recovery

menggunakan efek kapilaritas. Dari hal tersebut penulis tertarik untuk

meneliti beberapa masalah, yaitu :


4

1. Mengetahui efisiensi destilasi air energi surya menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas dengan

destilasi air energi surya konvensional tanpa energy recovery dan

kondensor pasif.

2. Mengetahui pengaruh variasi ketinggian air dalam bak destilator

terhadap air yang dihasilkan dari proses destilasi tersebut.

3. Mengetahui peningkatan efisiensi destilasi energi surya dengan

kondensor pasif dan energy recovery menggunakan efek kapilaritas.

4. Mengetahui efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas satu tingkat dan destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas satu tingkat dengan

variasi ketinggian air dalam bak destilator.

1.3 Tujuan Tujuan yang ingin didapatkan pada penelitian ini :

1. Membuat model alat destilasi air energi surya menggunakan energi

recovery dengan metode bak satu kain sebagai absorber.

2. Membandingkan perbedaan tingkat efisiensi yang dihasilkan dari alat

destilasi air energi surya konvensional dengan alat destilasi air energi surya

menggunakan energi recovery metode bak air satu kain sebagai absorber

dengan variasi ketinggian air pada kotak destilator.

1.4 Batasan Masalah

1. Penelitian destilasi air energi surya menggunakan energi recovery metode

bak air satu kain sebagai absorber.


5

2. Membandingkan pengaruh destilasi air energi surya tanpa memakai

kondensor dengan yang memakai kondensor.

3. Pengaruh hasil efisiensi air dengan alat destilasi air energi surya

menggunakan energi recovery bak air satu kain sebagai absorber.

4. Volume bak destilator pada destilasi konvensional dan destilasi air energi

surya menggunakan energi sama, yaitu L = 71.5 cm, P = 122 cm, dan T =

9.5 cm maka volume bak tersebut adalah 82189.25 cm3.

5. Volume bak pada kondensor bak belakang satu kain, yaitu L = 25 cm, P =

120 cm, T = 86 cm maka volume bak tersebut adalah 100.800 cm3.

6. Volume ruang pada kondensor pasif, yaitu L = 71,5 cm, P = 122 cm, dan

T= 86 cm, maka volume ruang kondensor tersebut adalah 314.760 cm3.

1.4 Manfaat Penelitian

1. Dapat menguasai proses pembuatan destilasi air energi surya

menggunakan energi recovery dengan metode bak air satu kain sebagai

absorber.

2. Dapat mengatasi permasalahan masyarakat akan kebutuhan air bersih

khususnya pada daerah yang membutuhkan air bersih.

3. Meningkatkan kemampuan masyarakat dalam bidang desain,

perekayasaan dan rancang bangun destilasi air energi surya.

4. Hasil penelitian ini dapat dikembangkan dan dapat digunakan

masyarakat untuk meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan

masyarakat.


6

1.5 Skema Alat

Gambar 1.1 Skema alat destilasi air energy surya menggunakan energy

recovery dengan metode bak air satu tingkat

Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery satu kain seperti terlihat pada Gambar 1 adalah (1)

kaca penutup, (2) bak air, (3) kondensor pasif, (4) bagian energy recovery dengan

metode kapilaritas, (5) bak air, (6) dinding pengembun, (7) saluran uap dari

destilator ke kondensor pasif, (8) saluran air hasil destilasi, (9) saluran air yang

tidak menguap, (10) bahan porus (kain).

8

10

0

0 3

1 8

5

7

6

5

9


7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Destilasi

Destilasi air energi surya menggunakan energi recovery adalah suatu

metode untuk memisahkan air yang terkontaminasi dengan menghasilkan

air yang bersih. Sedangkan kegunaan energi recovery sebagai

pemanfaatkan kembali dari sisa kalor pada kotak destilator yang dialiri ke

kondensor bak air satu tingkat sehingga dapat meningkatkan jumlah

efisiensi dari hasil pendestilasian air. Cara ini dapat mengurangi kerugaian

kalor pada alat destilasi yang tidak menggunakan kondensor. Sehingga

pada metode ini dapat membantu masyarakat untuk memenuhi kebutuhan

pada air bersih.

2.2 Landasan Teori

Destilasi merupakan salah satu cara untuk memisahkan air yang

terkontaminasi dengan menggunakan panas matahari. Bagian dari

destilasi biasa pada umumnya terdiri dari kotak destilator yang memiliki

2 bagian yakni bak air dan kaca penutup. Bak air berfungsi untuk

menampung air yang terkontaminasi dan bak ini juga berfungsi untuk

menyerap energi matahari sehingga air terpisah dari zat yang

terkontamonasi. Kaca penutup berfungsi untuk menyerap panas dari

matahari dan sebagai tempat untuk mengembunnya uap air yang

dipanaskan yang menempel pada kaca penutup. Air yang menempel pada

kaca penutup merupkan air bersih yang langsung dapat dikonsumsi.


8

Gambar 2.1 Skema alat destilasi air energi surya yang umum

Pada destilasi air energi surya menggunakan energi recovery metode bak

satu tingkat tidak berbeda jauh dari destilasi pada umumnya. Hanya

menambahkan kondensor pasif pada bagian alat destilasi pada umumnya..

Umumnya kondensor pasif berbentuk kotak dan kondensor pasif ditaruh

dibagian pada kotak destilator. Tujuan menggunakan kondensor pasif pada

alat destilasi diharapkan dapat meningkatkan efisiensi dari alat destilasi air

energi surya karena: dapat menyebabkan sebagian uap air dari kotak

destilator akan menglir ke kondensor pasif, dapat meningkatkan kapasitas

pengembunan dikarenakan pengembunan terjadi di kaca dan di kondensor

pasif, dapat mengefektifkan proses pengembunan (temperaturnya dapat

diupayakan rendah), dapat memnafaatkan energi panas dari kotak destilator

untuk menguapkan bak yang terdapat pada kondensor pasif.

Ada beberapa mekanisme perpindahan masa uap air dari bak air ke kaca

penutup pada alat destilasi air energi surya secara konveksi alami, purging,


9

dan difusi. Sebagian besar massa uap air berpindah secara konveksi alami

dan hanya sebagian kecil yang berpindah secara purging dan difusi.

Mekanisme perpindahan massa uap air dari destilator ke dalam kondensor

pasif pada alat destilasi air dengan kondensor pasif terjadi secara purging dan

difusi. Sebagian besar massa uap air berpindah secara purging dan hanya

sebagian kecil yang berpindah secara difusi.

Gambar 2.2 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator tanpa

kondensor

Gambar 2.3 Mekanisme perpindahan massa uap air pada destilator dengan

kondensor

Konveksi alami adalah mekanisme berpindahnya massa uap air karena

perbedaan temperatur. Mengalirnya sebagian uap air kedalam kondensor


10

pasif disebabkan tekanan parsial uap air antara kotak destilator dengan

kondensor pasif mekanisme ini sebut purging. Molekul air yang mempunyai

temperatur lebih tinggi akan mempunyai energi kinetik yang lebih besar dan

dapat lepas dari permukaan air (menguap). Difusi adalah mekanisme

berpindahnya massa uap air yang disebabkan perbedaan konsentrasi uap air.

Uap air akan mengalir dari tempat dengan konsentrasi uap tinggi ke tempat

dengan konsentrasi uap rendah. Dari penelitian tentang mekanisme purging

yang pernah dilakukan dapat disimpulkan bahwa besar perpindahan massa

uap air dari destilator ke kondensor pasif dengan mekanisme purging

sebanding dengan perbandingan antara volume kondensor pasif dengan

jumlah volume kondensor pasif dan destilator.

1

2.3 Persamaan yang Digunakan

Menurut Arismunandar (1995) Unjuk kerja alat destilasi surya dinyatakan

dengan efisiensi dan volume air yang dihasilkan. Efisiensi destilator

didefinisikan sebagai perbandingan antar jumlah energi yang digunakan

selama proses penguapan sejumlah air di dalam destilator dengan jumlah

radiasi yang datang dalam interval waktu tertentu.Penghitungan efisiensi

destilator dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :


11

2

dengan :

mg : Massa air (kg)

hfg : Panas laten air (kJ/kg)

Ac : Luasan destilator (m2)

G : Radiasi surya yang datang (W/m2)

Massa uap air (Mg) dapat diperkirakan dengan persamaan matematis berikut

(Arismunandar, 1995) :

3

4

dengan :

quap : Energi matahari untuk proses penguapan (kW/m2)

qkonv : Energi matahari yang dipindahkan ke tutup kaca dengan cara

konveksi (kW/m2)

PW : Tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2)

PC : Tekanan parsial uap air pada temperatur kaca (N/m2)


12

TW : Temperatur air (°C)

TC : Temperatur kaca penutup (°C)

2.4 Penelitian yang pernah dilakukan

Penelitian secara eksperimental destilasi air energi surya menggunakan

energi recovery dapat meningkatkan efisiensi sebesar 94% jika dibandingkan

destilasi air energi surya konvensional. Efisiensi yang dicapai sebesar 67%

dengan hasil air destilasi sebanyak 4,86 L/m2.hari (Kalbasi, 2010). Analisis

teoritis alat destilasi air energi surya menggunakan energi recovery tiga

tingkat dengan metode difusi yang dihubungkan dengan pipa panas (heat

pipe) memperkirakan hasil air destilasi sebanyak 21,8 kg/m2.hari dengan

asumsi energi surya sebesar 22,4 MJ/m2.hari (Tanaka, 2004). Studi

parametrik pada destilasi air energi surya vertikal jenis difusi dengan variasi

tingkat difusi memperkirakan dapat menghasilkan air destilasi antara 18

sampai 21,5 kg/m2.hari hasil air destilasi secara eksperimental sangat

bergantung pada kualitas pembuatan alat. Pembuatan yang kurang baik dapat

menyebabkan kerugian panas dan menurunkan produksi air destilasi sampai

50% dari perkiraan secara teoritis (Tanaka, 2005). Analisis transien

berdasarkan kesetimbangan energi tiap komponen pada destilasi air energi

surya menggunakan energi recovery metode bak satu tingkat memperkirakan

dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 10,7 kg/m2.hari (Hassan, 1995).

Destilasi air energi surya menggunakan energi recovery dua tingkat metode

bak air menghasilkan efisiensi 62% lebih tinggi jika dibandingkan destilasi


13

air energi surya konvensional. Tingkat pertama memberikan kontribusi

sebesar 22% sementara tingkat kedua 18% pada total air destilasi yang

dihasilkan (Madhlopa, 2009). Penelitian secara teoritis dan eksperimental

menggunakan kondensor pasif di bagian belakang menghasilkan kenaikan

efisiensi sebesar 50% (Fath, 1993).

Penelitian destilasi air energi surya dengan kondensor pasif menghasilkan

efisiensi yang berbeda pada posisi kondensor yang berbeda. Posisi kondensor

di bagian atas alat destilasi menghasilkan efisiensi 15,1% sementara pada

posisi di bawah dihasilkan efisiensi 30,54%. (Ahmed, 2012). Penelitian

destilasi energi surya dengan posisi kondensor dibagian bawah destilator

danposisi destilator miring menghasilkan kenaikan efisiensi yang cukup baik

sehingga dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 5,1 kg/(m2.hari). Posisi

alat destilasi yang miring menyebabkan terjadinya sirkulasi alami udara yang

mendorong uap air ke kondensor dibagian bawah. Pada alat destilasi dengan

posisi miring berpindahnya uap air disebabkan oleh beda tekanan destilastor

dengan kondensor dan sirkulasi alami (Fath, 2004). Penelitian secara teoritis

dan eksperimental menggunakan kondensor pasif di bagian belakang

menghasilkan kenaikan efisiensi sebesar 48% sampai 70% jika kondensor

mengalami pendinginan (El-Bahi, 1999). Penelitian eksperimental pada

destilasi air energi surya vertikal di Aljasair menghasilkan air destilasi

sebanyak 0,275 sampai 1,31 L/m2.hari dengan radiasi surya bervariasi antara

8,42 sampai 14,71 MJ/ hari. efisiensi yang dihasilkan bervariasi antara 7,85

sampai 21,19% (Boukar, 2005).


14

Penelitian pada sebuah alat destilasi air energi surya vertikal jenis tak

langsung di Aljasair dapat menghasilkan air destilasi antara 0,863 sampai

1,323 L/m2. hari dan efisiensi antara 47,69% sampai 57,85% dengan energi

surya antara 19,15 sampai 26,08 MJ/m2. hari (Boukar, 2006). Penambahan

kondensor pasif tanpa energi recovery dapat meningkatkan efisiensi dari 70%

(tanpa kondensor pasif) menjadi 75% (dengan kondensor pasif). Kemiringan

kaca yang digunakan 4ᵒ dan hasil air destilasi sebesar 7 L/m

2.hari (El-Bahi,

1999). Penelitian secara eksperimental alat destilasi air energi surya vertikal

tanpa energi recovery di Aljasair menghailkan air destilasi sebanyak 0,5

sampai 2,3 kg/m2.hari (Boukar, 2004).

2.5 Jenis-jenis Destilasi

Terdapat berbagai jenis-jenis dari destilasi yang berkembang, berikut

penjelasan dari berbagai jenis destilasi :

1. Destilasi Sederhana

Pada dasarnya destilasi ini memiliki pemisah yang jelas beruapa

perbedaan titik didih yang jauh. Jika campuran dipanaskan maka komponen

yang titik didihnya lebih rendah akan lebih menguap lebih dahulu. Destilasi

ini dilakukan pada tekanan atmosfer. Aplikasi ini sering dignakan untuk

memisahkan air dan alkohol.


15

2. Destilasi Uap

Destilasi uap dilakukan untuk mernisahkan komponen campuran

pada temperatur lebih rendah dari titik didih normal komponen-

komponennya. Dengan cara ini pernisahan dapat berlangsung tanpa

merusak komponen-komponen yang hendak dipisahkan. Cara ini dapat

dipilih jika komponen-komponen yang dipisahkan sensitif terhadap

panas dan harus dijaga.

Ada dua cara melakukan destilasi uap. Yang pertama adalah dengan

menghembuskan uap secara kontinu di atas campuran yang sedang

diuapkan. Cara kedua adalah dengan cara mendidihkan senyawa yang

dipisahkan bersama dengan pelarut yang diuapkan. Komponen yang

dipisahkan dididihkan bersama-sama dengan pelarutnya. Tekanan

parsial dari komponen ini secara bertahap akan mencapai

kesetimbangan tekanan total sistem. Dalam model destilasi uap ini

temperatur dari komponen yang dipisahkan dapat diturunkan dengan

cara menguapkannya kepada uap pembawa (carrier), biasanya uap

pelarut. Temperatur penguapan dalam hal ini lebih rendah dari

temperatur didih senyawa-senyawa yang dipisahkan. Hal ini juga

untuk menjaga agar senyawa-senyawa komponen yang dipisahkan

tidak rusak karena panas. Jika pelarutnya air maka uap pelarut adalah

uap air. Uap pelarut ini akan membawa serta komponen.


16

3. Destilasi Vakum

Destilasi vakum dilakukan dengan menurunkan tekanan, dari

beberapa ratus mmHg sampai 0,001 mmHg atau hampir vakum.

Tujuan utamanya adalah menurunkan titik didih cairan yang

bersangkutan. Hal ini dilakukan jika senyawa-senyawa target mudah

terdekomposisi pada titik didihnya atau jika titik didih senyawa target

susah untuk dicapai. Tambahan lagi, volatilitas relatif juga meningkat

jika tekanan diturunkan.

Dengan demikian, rancangan peralatan destilasi tidak sederhana

karena memerlukan sistem tertutup. Kolom destilasi biasanya

mempunyai desain sebagai kolom berisi dan tertutup (packed column)

untuk destilasi fraksional. Destilasi vakum tinggi (high vacuum

distillation) dilakukan untuk tekanan 1-50 mmHg. Di bawah 1 mmHg

destilasi dilakukan dengan kolom fraksionasi khusus. Destilasi vakum

sangat berhubungan dengan destilasi fraksional. Untuk kolom

fraksionasi besaran yang digunakan untuk menentukan

keberlangsungan proses adalah HETP (height equivalent to a theoreticai

plates) di mana harga HETP rendah merupakan indikasi sistem yang

baik.

4. Destilasi Fraksionisasi

Fungsi destikasi fraksionasi adalah memisahkan komponen – komponen

cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya.

Destilasi ini juga dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik


17

didih kurang dari 200

C dan bekerja pada tekanan atmosfer dan tekanan

rendah. Aplikasi dari destilasi jenis ini biasa digunakan pada industri

minyak mentah, untuk memisahkan komponen – komponen dalam minyak

mentah. Perbedaan destilasi fraksionisasi dengan destilasi sederhana

terletak pada kolom fraksionisasinya, dalam kolom ini terjadi pemanasan

secara bertahap dengan suhu berbeda – beda pada setiap pelatnya.

2.6 Elemen Alat Destilasi Umum

1. Kaca = untuk mentrnsferkan panas ke dalam ruang bak

destilator.

2. Air kotor = sebagai sumber air kotor yang akan didestilasi.

3. Bak destilator = sumber air kotor yang akan diuapkan oleh panas

matahari.

1

2

3


18

BAB III

METODE PENELITIAN

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan rancangan

penelitian deskriptif komparatif, dimana dalam penelitian ini ada perlakuan

pada alat penelitian. Penelitian ini mendeskripsikan keadaaan alat dan

membandingkan dengan alat yang sudah ada sebelumnya dengan

memberikan variasi yang diharapkan bisa memperbaiki dalam hal efisiensi

alat destilasi sebelumnya.

3.1 Skema Alat

Alat destilasi yang dibuat berjumlah 2 (dua) alat, seperti pada gambar

3.1 dan gambar 3.2. Terdapat 3 bagian penting pada alat destilasi yang

harus diperhatikan adalah bak variasi satu tingkst, kondensor dan indikator

ketinggian air. Bak variasi satu tingkat terbuat dari aluminium dengan tebal

0.3 mm dengan luas pada bak T=8 cm, L=30 cm, dan panjang 120 cm.

Sedangkan Kondensor dibuat dari plate aluminium dengan ketebalan 0.3

mm agar proses pengembunan dapat berlangsung dengan efektif dan

efisien. Untuk pengaturan jumlah ketinggian air di dalam bak destilator

digunakan tempat air minum ayam, dikarenakan tempat minum ayam dapat

konstan untuk mempertahankan ketinggian air didalam bak dengan laju

aliran air yang rendah.


19

Skema alat destilasi energi surya pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Alat destilasi energi surya konvensional atau tanpa menggunakan

kondensor.

Gambar 3.1 Skema alat destilasi energi surya konvensional tanpa

menggunakan kondensor

Kaca

Rangka pendukung

Kotak destilator


20

2. Alat destilasi air energy surya menggunakan energy recovery dengan

metode bak air satu tingkat.

Gambar 3.2 Skema alat destilasi air energy surya menggunakan energy

recovery dengan metode bak air satu tingkat

3.2 Alat yang Mendukung Dalam Pengambilan Data

a. 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.

Bak kondensor

kaca

Kondensor heat

Recovery

Bak destilator

Rangka pendukung


21

b. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS)

Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS) digunakan untuk

mengukur temperatur alat destilasi.

c. Sensor Capacitive

Sensor Capacitive alat yang digunakan untuk mengukur hasil ketinggian

air dalam penampung air yang sudah didestilasi.

d. Solarmeter

Solarmeter digunakan untuk mengukur intensitas energi matahari yang

Dating.

e. Microcontroller Arduino-1.5.2

Microcontroller Arduino merupakan aplikasi software yang digunakan

untuk pembacaan hasil dalam pengambilan data alat destilasi energi

surya.

3.3 Variabel yang Divariasikan

1. Ketinggian air dalam bak destilator : 12 mm


22

2. Ketinggian air dalam bak destilaor : 17 mm

3. Ketinggian air dalam bak destilator : 29 mm

3.4 Parameter yang Diukur

1. Temperatur air (Tw)


23

2. Temperatur kaca penutup (Tc)

3. Temperatur Kondensor (Tk)

4. Jumlah massa air destilasi dalam penampung air yang dihasilkan alat

destilasi (mD)

5. Jumlah massa air destilasi dalam penampung air yang dihasilkan alat

destilasi dengan menggunakan kondensor (mK)

6. Energi surya yang datang (G)

7. Lama waktu pengambilan data (t)

3.5 Langkah Penelitian

Langkah penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Penelitian diawali dengan mempersiapkan alat seperti pada gambar 3.1

dan gambar 3.2

2. Kedua alat tersebut dijemur dibawah sinar matahari.

3. Setiap 2 jam alat dicek pada setiap sensornya dan menghitung

pertambahan etape pada setiap alat destilasi. Penghitungan etape

dilakukan sampai jam 4 sore. Setelah jam 4 sore dihitung jumlah

penambahan etape pada setiap alat destilasi.

4. Data yang akan dicatat adalah temperatur air (Tw), temperatur kaca

penutup (Tc), temperatur kondensor (Tk), jumlah massa air destilasi


24

dalam penampung air yang dihasilkan alat destilasi (mD), jumlah massa

air destilasi dalam penampung air yang dihasilkan alat destilasi dengan

menggunakan kondensor (mK), radiasi surya yang datang (G) dan lama

waktu pencatatan data (t). Semua data tersebut sudah tercata dalam

sensor dan data didalam sensor tinggal dipindahkan kedalam laptop.

5. Sebelum melanjutkan pengambilan data pada hari berikutnya kondisi

alat destilasi harus diperiksa untuk memastikan ketinggian air saat awal

dan tidak ada masalah seperti pada indikator air yang terlepas. Sehingga

air yang ada pada bak destilasi masih dengan ketinggian yang sama

dengan sebelumnya. Dan mengecek air didalam tempat minum ayam

bila air didalam minum sudah habis segera diisi dan merapikan kembali

alat destilasi ditutup dengan terpal.

a. Analisis data

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

pada parameter – parameter yang diperlukan dengan menggunakan

persamaan (1) sampai dengan persamaan (4). Analisa akan dilakukan

dengan membuat grafik efisiensi alat destilasi.


25

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Dalam pengambilan data penelitian secara keseluruhan terdapat 3 variasi

pengambilan data,yaitu :

1. Ketinggian air 12 mm didalam bak destilator pada alat destilasi konvensional

dan yang menggunakan dua kondensor dengan satu kain sebagai absorber.





Secara lengkap data dari 5 variasi tersebut dapat dilihat secara berurutan

pada tabel 4.1 sampai tabel dengan :

Tc = Suhu pada permukaan kaca penutup alat destilasi energy surya

Tw = Suhu air pada bak alat destilasi energy surya

TCOND = Suhu ruangan didalam kondensor pasif alat destilasi energy surya

Lev1 = Jumlah massa air yang sudah dilakukan proses destilasi dengan

menggunakan alat destilasi energi konvensional


26


menggunakan alat destilasi energi surya penambahan kondensor

pasif pada posisi depan


menggunakan alat destilasi energi surya penambahan bak kain

sebagai absorber pada bagian belakang

G = Rata – rata energi surya yang didapat alat destilasi energi surya

setiap jamnya

.


27

Tab

el 1

Dat

a p

ada

var

iasi

ket

inggia

n a

ir 1

2 m

m d

i d

alam

bak

des

tila

tor

pad

a p

enel

itia

n a

lat

des

tila

si a

ir e

ner

gi

sury

a m

engg

un

akan

kond

enso

r pad

a har

i p

erta

ma


28

Tab

el 2

Dat

a p

ada

var

iasi

ket

inggia

n a

ir 1

7 m

m d

i d

alam

bak

des

tila

tor

pad

a p

enel

itia

n a

lat

des

tila

si a

ir e

ner

gi

sury

a m

engg

un

akan

kond

enso

r pad

a har

i k

edu

a.


29

Tab

el 3

Dat

a p

ada

var

iasi

ket

inggia

n a

ir 2

9 m

m d

i d

alam

bak

des

tila

tor

pad

a p

enel

itia

n a

lat

des

tila

si a

ir e

ner

gi

sury

a m

engg

un

akan

kond

enso

r pad

a har

i k

eti

ga.


30

Tab

el 4

Dat

a p

ada

alat

pem

ban

din

g d

esti

lasi

air

en

ergi

sury

a konv

ensi

on

al p

ada

har

i per

tam

a.


31

Tab

el 5

Dat

a p

ada

alat

pem

ban

din

g d

esti

lasi

air

en

ergi

sury

a konv

ensi

on

al p

ada

har

i ked

ua.


32

Tab

el 6

Dat

a p

ada

alat

pem

ban

din

g d

esti

lasi

air

en

ergi

sury

a konv

ensi

on

al p

ada

har

i ket

iga.


33

4.2 Hasil Penelitian

Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian variasi ketinggian

air didalam bak destilator 17 mm pada jam ke-3 hari pertama.

Diketahui :

Tc pada jam ketiga = 43,94 °C = 316,94 K

Tw pada jam ketiga = 54,64 °C = 327,64 K

md air jam ketiga = 0,03 liter

jam ketiga = 752,63

alat destilasi vertikal = 0,8275

Bagian energi matahari ke kaca penutup karena konvensi: (pers. 4)

2

3

1

3

4

/03,0

69,12]68,31117,517109,268

68,793069,12[1084,8

mkw

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan: (Pers. 3)


34

2

3

/32,0

)69,12

68,7930(03,01027,16

mkw

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal: (pers. 3)

2/49,0

87,2366

360032,0

mkg

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi: (Pers. 2)

%93,71

63,7528275,0

87,236649,02

m

x 100 %


35

%94,14

63,7528275,0

87,236603,0

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 (4)

yang merupakan data dari alat destilasi konvensional :

Diketahui :

Tc pada jam ketiga = 58,59 °C = 331,59 K

Tw pada jam ketiga = 68,17 °C = 341,17 K

md air jam ketiga = 0,18 liter

jam ketiga = 767,12

alat destilasi vertikal = 0,866

Bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan: (Pers. 3)

2

3

/42,0

)59,5817,68

54,1856961,28773(02,01027,16

mkw

Massa uap air perjamnya pada proses destilasi vertikal: (pers. 3)


36

2/625,0

98,2338

360042,0

mkg

Proses perhitungan efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi: (Pers. 2)

x 100 %

%06,34

%100)360012,767866,0

98,233818,0(

4.3 Pembahasan

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

%75,77

%100360012,767866,0

98,233865,0


37

adalah efisiensi yang didapat dengan melakukan perhitungan dari massa hasil

destilasi dikalikan dengan panas laten air kemudian dibagi dengan luasan bak

destilator dikalikan dengan rata – rata radiasi surya yang datang dalam satu

hari.Hasil dari perhitungan efisiensi data penelitian alat destilasi energi surya

pada setiap variasi akan dilakukan pembahasan dari gambar berikut.

a. Grafik efisiensi alat destilasi energi surya pada variasi 12mm.

Gambar 4.1 Grafik dari G pada alat masing-masing destilasi ketinggian 12 mm


38


konvensional, efisisensi actual kondensor, dan efisisensi actual

konvensional pada ketinggian 12 mm

Pada gambar 4.2 efisisensi teoritis pada alat destilasi berkondensor pada jam 7

dan 8 sudah menunjukan angka yang tinggi, sedangkan efisiensi terotitis pada alat

destilasi surya konvensional mulai menunjukan peningkatan pada jam 7 dan

11.Hal ini disebabkan pada jam 7 dan 8 panas yang diterima alat destilasi

berkondensor masih sedikit atau rendah, sehingga pada alat destilasi berkondensor

memiliki pengaruh pada nilai efisiensinya yang menunjukan angka lebih tinggi

daripada alat destilasi konvensional. Namun setelah panas yang didapat dari

matahari mulai banyak, terlihat bahwa pengupan yang mulai terjadi pada alat

destilasi konvensional meningkat.Dan hal tersebut membuat efisisensi teoritis

pada konvensional mengalami peningkatan yang sangat tinggi dan pada saat panas

matahari mulai berkurang tidak berpengaruh pada penurunan efisiensi teoritis.


39

Dan kita lihat bahwa pada jam 14 efisiensi teoritis pada konvensional yang

merupakan puncak tertinggi. Disini kita lihat bahwa efisiensi pada destilasi

konvensional lebih baik dari destilasi menggunakan kondensor. Hal yang sama

terjadi pada efisisensi actual. Disini kita lihat hampir setiap jam efisisensi actual

destilasi konvensional lebih baik dari destilasi berkondensor. Hal ini dikarena

pada destilasi konvensional banyak menghasilkan air yang sudah di destilasi,

sedangkan pada alat destilasi berkondensor tidak terlalu banyak. Pada jam 14 dan

15 efisiensi actual destilasi berkondensor lebih baik dibanding destilasi

konvensional. Hal ini dikarenakan saat berkurangnya panas dari matahari telah

terjadi pengembunan didalam alat destilasi. Dan pengembunan pada destilasi

berkondensor lebih banyak menghasikan air daripada destilasi konvensional,

karena pada destilasi berkondensor memiliki 2 sumber air yang didestilasi. Hal ini

yang membuat hasil air yang didapat destilasi berkondensor lebih baik. Karena

debit air yang didapat dari alat destilasi berpengaruh pada efisisens actualnya.


40

Gambar 4. 3 Grafik pada suhu bak air destilator (Tw) pada destilasi

berkondensor dan destilasi konvensional pada hari ketinggian 12

mm

Dapat disimpulkan dari gambar 4.3 bahwa suhu pada air di bak destiltor

konvensonal lebih baik dibanding suhu air di bak destilator destilasi

berkondensor. Hal ini disebabkan karena panas matahari yang berkerja pada alat

destilasi konvensional berlaku langsung pada sistem pemanasan air dan ruangan

di dalam destilator, sedangkan pada alat destilasi berkondensor panas dari

matahari cenderung berkerja pada 2 bagian di kondensor dan bak air. Sehingga

suhu pada air di bak destilator menjadi tidak menunjukan angka yang lebih unggul

dibanding yang konvensional. Suhu panas dalam bak air destilator dipengaruhi

dari banyaknya panas yang diterima oleh alat destilasi (gambar 4.3).


41

Gambar 4.4 Grafik hasil air dari destilasi (md) dari destilasi berkondensor dan

destilasi konvensional pada ketinggian 12 mm.

Pada grafik 4.4 Terlihat bahwa awalnya air yang dihasilkan alat destilasi

berkondensor dan konvensional menunjukan angka yang sama pada jam pertama

dan kedua. Tapi mulai pada jam 10 trjadi penurunan debit air pada alat destilasi

berkondensor dan kenaikan pada alat konvensional sampai pada jam 11 yaitu pada

puncaknya panas matahari. Hal ini disebabkan karena pengembunan terjadi dari

suhu tinggi ke suhu yang rendah dan pada saat panas matahari tinggi maka kaca

akan ikut panas. Bahkan panas kaca akan hampir sama dengan panas air pada bak

destilator, ini yang membuat pengembunan tidak terjadi karena hampir sama

antara suhu air dan kaca. Panas dari kaca sangat dipengaruhi dari panas diterima

kaca dari matahari pada waktu itu. Tetapi sistem kerja yang berlaku pada air yang

pada sifatnya adalah penyimpan panas sehingga suhu ruangan kondensor tetap


42

terjaga walaupun panas yang diterima tidak lagi tinggi. Sehingga pada saat ini

pengembunan yang terjadi maksimal.

b. Grafik efisiensi alat destilasi energi surya pada variasi 17mm.

Gambar 4.5 Grafik dari G pada alat masing-masing destilasi ketinggian 17 mm


43

Gambar 4.6 Grafik efisisensi teoritis kondensor, efisisensi teoritis


konvensional pada ketinggian 17 mm.

Pada gambar 4.6 efisiensi teoritis pada alat destilasi mengalami perubahan

dibanding pada variasi ketinggian 12 mm. Panas matahari yang datang pada hari

kedua (ketinggian 17mm) lebih sedikit dari hari pertama (ketinggian 12mm)

dikarenakan cuaca yang cenderung mendung. Panas dari matahari yang diterima

lebih sedikit berpengaruh pada uap yang ada didalam bak destilator sehingga lebih

sedikit dan ini akan mempengaruhi pada efisiensi teoritis. Namun pada ketinggian

17 mm efisiensi pada destilasi konvensional masih lebih unggul dari destilasi

berkondensor. Tetapi pada efisiensi actual dimana destilasi berkondensor

mempunyai efisiensi lebih unggul dari destilasi konvensional. Faktor matahari

sangat mempengaruhi hasil air yang akan didapat dari pendestilasian. Karena hasil

air sangat mempengaruhi nilai dari efisiensi actual. Jadi pada hari kedua efisiensi


44

teoritis lebih rendah dari variasi ketinggian 12 mm,tetapi efisiensi actual pada jam

ke 13 hingga ke 17 hari kedua jauh lebih unggul dibanding hari ke1.Hal ini

berpengaruh pada debit yang dihasilkan dari penguapan alat destilasi

berkondensor pada jam dimana panas matahari mulai menurun.

Gambar 4.7 Grafik suhu pada bak air destilator (Tw) pada destilasi

berkondensor dan destilasi konvensional pada ketinggian 17 mm.

Pada hari kedua gambar 4.7 menunjukan suhu dalam bak air di destilator

pada destilasi konvensional masih lebih unggul dari pada destilasi berkondensor.

Dari jam 7 hingga jam 14 suhu air di bak destilator pada destilasi konvensional

lebih tinggi dari suhu air di bak desilator pada destilasi berkondensor. Di hari

kedua ini suhu bak air dari kedua destilasi terlihat lebih rendah dari suhu bak air di

variasi 12 mm. Hal ini dipengaruhi dari panas matahari yang diterima pada hari

kedua ketinggian 17mm lebih rendah sehingga hal ini juga mempengaruhi


45

menurunnya suhu air dalam bak destilator. Matahari disini memiliki peran utama

dalam pengaruh panas yang terdapat dalam bak destilator alat destilasi dan juga

panas dalam kondensor tersebut.



Pada gambar 4.8 Terlihat pada jam 11 sampai jam 13 hasil air yang

dihasilkan destilasi konvensional lebih baik dari destilasi berkondensor, namun

mulai pada jam 12 hasil air destilasi berkondensor mengalami peningkatan debit

air per jamnya dan menghasilkan debit air lebih banyak dibanding dengan alat

destilasi konvensional. Hal ini kemungkinan terjadi pengembunan karena pada

saat hari ke 2 (ketinggian 17 mm) matahari tidak menghasilkan panas tinggi.

Secara teori pengembunan terjadi pada saat suhu tinggi ke rendah. Penghasil

pengembunan dari debit air alat destilasi berkondensor terdiri dari 3 tempat yaitu


46

pada bak destilator,kondensor dan juga kondensor kain. Sedangkan pada alat

destilasi konvensional hanya pada bak destilator saja.

c. Grafik efisiensi alat destilasi energi surya pada variasi 29mm.

Gambar 4.9 Grafik dari G pada alat masing-masing destilasi ketinggian 29 mm.


47

Gambar 4.10 Grafik efisisensi teoritis kondensor, efisisensi teoritis


konvensional pada ketinggian 29 mm.

Pada gambar 4.10 sama pada hari ketiga ini nilai teoritis pada alat destilasi

berkondensor mengalami penurunan pada jam 7 dibanding hari pertama dan

kedua. Sama pada hari sebelumnya pada jam 7 dan jam 8 efisiensi teoritis

destilasi berkondensor lebih unggul dari pada efisiensi konvensional. Tetapi pada

jam terakhir efisiensi teoritis destilasi berkondensor mengalami peningkatan yang

cukup tinggi dan lebih baik dari destilasi konvensional. Pada efisiensi actual

destilasi konvensional hampir setiap jamnya lebih baik dari destilasi

berkondensor. Hal ini dikarena jumlah air yang dihasilkan pada destilasi

konvensional lebih banyak dari destilasi berkondensor, sehingga dapat

mempengaruhi hasil dari efisiensi actual nya. Pada hari ketiga ini alat destilasi

berkondensor hanya unggul dalam efisiensi teoritis di jam terakhir karena panas


48

yang tersimpan dalam kondensor cenderung meningkat walaupun panas yang

diterima hari itu tidak sebaik 2 hari sebelumnya, jika alat destilasi konvensional

cenderung turun pada jam dimana matahari tidak menghasilkan panas dengan

baik. Sedangkan untuk efisiensi actual alat konvensional memang unggul karena

pada alat destilasi berkondensor antara suhu dalam kondensor dan diluar hampir

sama sehingga air yang terkumpul dari penguapan cenderung sedikit.

Gambar 4.11 Grafik suhu pada bak air destilator (Tw) pada destilasi

berkondensor dan destilasi konvensional pada ketinggian 29 mm.

Pada gambar 4.11 suhu air di bak destilator pada destilasi konvensional

lebih baik dari suhu air di bak destilator pada destilasi konvensional. Sama pada

hari pertama dan kedua destilasi konvensional lebih baik dari destilasi

berkondensor. Panas yang di terima dalam bak destilasi konvensional lebih baik

daripada dalam bak destilasi berkondensor hal ini di sebabkan panas lebih


49

terkonstrasi sempurna dalam bak konvensional daripada bak air pada alat destilasi

berkondensor yang terkonsentrasi pada pemanasan suhu dalam kondensor. Dari

grafik ini penurunan panas dalam bak jelas terjadi pada jam terakhir dibanding 2

hari sebelumnya pada 2 alat destilasi karena cuaca saat penelitian panas yang

diterima kedua alat tidak sempurna,seperti saat hari pertama pengambilan data.



Pada gambar 4.12 hasil air yang dihasil kan dari setiap destilasi beragam

tapi pada variasi kenaikan debit air ini dalam tiap jam alat destilasi berkondensor

sangat unggul pada jam 8 dan 15 dimana matahari tidak pada puncaknya. Namun

secara keseluruhan hasil air destilasi berkondensor lebih baik dari destilasi


50

konvensional. Karena pada destilasi berkondensor pengembunan tidak hanya

terjadi pada sisi bak destilator saja tetapi juga pada ruang kondensor deapan dan

ruang kondensor belakang yang terdapat kain sebagai absorber.

Gambar 4.13 Grafik total rata-rata efisiensi teoritis dan efisiensi actual pada

destilasi berkondensor dan destilasi konvensional ketinggian 12

mm.

Hasil efisiensi pada hari pertama ketinggian air 12 mm gambar 4.13

efisiensi rata-rata teoritis destilasi konvensional menujukan lebih baik dibanding

destilasi berkondensor. Rata-rata efisiensi teroritis destilasi berkondensor 71,92

%, sedangkan efisiensi teoritis konvensional mencapai 77,75 %. Pada efissiensi

rata-rata actual menunjukan destilasi konvensional juga lebih unggul dari destilasi

berkondensor. Rata-rata efisiensi actual destilasi berkondensor mencapai 14,94 %,

dibanding efisiensi destilasi konvensional mencapai 34,06 %. Sehingga rata-rata


51

efisiensi teoritis dan efisiensi actual destilasi konvensional lebih unggul di

banding destilasi berkondensor pada ketinggian 12 mm ini.


destilasi berkondensor dan destilasi konvensiona ketinggian 17

mm.

` Pada hari kedua ketinggian air 17 mm ini gambar 4.14 mengalami

perbedaan daripada hari pertama efisiensi, rata-rata teoritis alat destilasi

konvensional memang lebih unggul seperti sebelumnya dibanding alat destilasi

berkondensor. Rata-rata efisiensi teroritis destilasi berkondensor mencapai 42,38

%, sedangkan efisiensi teoritis konvensional mencapai 73,93 %. Pada efissiensi

rata-rata actual destilasi berkondensor mendapatkan hasil 73,93% dikarenakan

hasil yang didapatkan berasal dari 2 bagian yaitu pada kondensor dan kondensor

dengan sistem heat recovery. Rata-rata efisiensi actual destilasi berkondensor

mencapai 50,07 %, sedangkan pada efisiensi destilasi konvensional mencapai

34,63 %. Pada hasil rata – rata actual didapatkan nilai 34,63 % dikarenakan pada


52

hari ini didapatkan nilai yang lebih tinggi dari hari sebelumnya karena

pengembunan terjadi lebih sempurna dibandingkan hari sebelumnya.


destilasi berkondensor dan destilasi konvensional ketinggian 29

mm.

Di hari ketiga ketinggian air 29 mm seperti pada gambar 4.14 sama pada

hari pertama efisiensi rata-rata teoritis destilasi konvensional lebih baik dari

destilasi berkondensor. Rata-rata efisiensi teroritis destilasi berkondensor

mencapai 36,87 %, sedangkan efisiensi teoritis konvensional mencapai 56,01 %.

Dan pada efissiensi rata-rata actual destilasi konvensional juga lebih baik dari

destilasi berkondensor. Rata-rata efisiensi actual destilasi berkondensor mencapai

16,51 %, sedangkan pada efisiensi destilasi konvensional mencapai 33,85 %. Jadi

secara rata-rata efisiensi teoritis dan efisiensi actual destilasi konvensional lebih

baik dari destilasi berkondensor. Pada hari ketiga ini dapat dilihat lagi efisiensi


53

actual dari alat destilasi berkondensor mulai menunjukan penurunan dibanding

hari sebelumnya yang lebih tinggi dari efisiensi teoritis.

Gambar 4.16 Grafik hasil rata-rata per variasi ketinggian air didapat efisiensi

teoritis dan efisiensi actual pada alat destilasi berkondensor dan

destilasi konvensional.

Seperti yang terlihat pada gambar 4.15 pada hari pertama (variasi ketinggian

12 mm) pada alat destilasi berkondensor mendapatkan efisiensi teoritis sebesar

71,92 % dan efisiensi actual sebesar 14,94 %. Pada alat destilasi konvensional

mendapatkan efisiensi teoritis sebesar 77,75 % dan efisiensi actual sebesar 34,06

%. Rata-rata radiasi surya pada hari pertama mencapai 590,59 watt/m2. Pada hari

kedua (ketinggian 17 mm) pada alat destilasi berkondensor mendapatkan efisiensi

teoritis sebesar 42,38 % dan efisiensi actual lebih baik dari hari sebelumnya dan

juga dari alat destilasi konvensional yaitu sebesar 50,07 %. Pada alat destilasi


54

konvensional mendapatkan efisiensi teoritis sebesar 73,93 % dan efisiensi actual

sebesar 34,63 %. Rata-rata radiasi surya pada hari kedua mencapai 538,37

watt/m2. Pada variasi ketinggian 29 mm pada alat destilasi berkondensor

mendapatkan efisiensi teoritis sebesar 36,87 % dan efisiensi actual sebesar 16,81

%. Pada alat destilasi konvensional mendapatkan efisiensi teoritis sebesar 56,01

% dan efisiensi actual sebesar 33,85 %. Rata-rata radiasi surya pada hari ketiga

mencapai 387,94 watt/m2. Dapat dilihat dari grafik perhitungan selama 3 hari ini

hampir setiap hari alat destilasi konvensional lebih unggul dalam hal perolehan

hasil efisiensi teoritis dan juga actualnya dibanding dari alat destilasi

berkondensor.

Gambar 4.17 Grafik penbandingan md (lt) pada alat destilasi berkondensor

dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilator 10 mm, 15

mm, dan 27 mm

Pada gambar 4.16 terlihat bahwa hasil air pendestilasian paling baik

pada hari pertama dengan ketinggian air di dalam bak destilator 12 mm. Pada


55

variasi 10 mm menghasil air sebanyak 4,64 liter/m2, pada variasi 17 mm

menghasilkan air sebanyak 3,80 liter/m2, dan pada variasi 29 mm hanya

menghasilkan air sebanyak 1,77 liter/m2. Dapat dilihat dari penelitian yang

dilakukan pada variasi ketiggian air ini bahwa semakin tingginya air

berpengaruh pada debit air yang dihasilkan oleh alat destilasi tersebut.

Semakin tinggi variasi ketinggian yang dilakukan pada bak destilator ini maka

air yang dihasilkan makin sedikit, karena debit air semakin banyak maka

proses penguapan akan lebih sedikit dihasilkan pada proses ini. Tingginya air

dalam bak destilator akan mempengaruhi efisiensi actualnya, secara teori hasil

air yang banyak berpengaruh pada tingginya efisiensi actual yang didapat.

Apabila debit yang dihasilkan sedikit maka efisiensi actualnya juga akan

berpengaruh menghasilkan sedikit.


56

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat alat destilasi enegi surya konvensional (tanpa

mengunakan kodensor pasif) dan alat destilasi energi surya dengan

penambahan kondensor pasif dibagian belakang bak destilator, serta

melakukan penelitian pada alat tersebut.

2. Pada penelitian ini ketinggian air didalam bak destilator pada alat destilasi

menggunakan kondensor pasif sangat berpengaruh terhadap efisiensi dan

jumlah volume air yang dihasilkan. Pada ketinggian air 12 mm di dalam

bak destilator menghasilkan proses penguapan yang lebih cepat dan

volume air lebih banyak dibandingkan dengan variasi ketinggian air di

dalam bak destilator 17 mm dan 29 mm. Hasil volume air terbanyak

yang dihasilkan pada ketinggian air di dalam bak destilator 12 mm

sejumlah 4,64 liter/m2. Pada variasi alat destilasi menggunakan

kondensor metode 2 kondensor pasif dan 1 kondensor kain sebagai

absorber menghasilkan efisiensi teoritis tertinggi selama pengambilan

data yakni 71,93 % dan efisiensi aktual 14,94 % dengan hasil air yang

diperoleh 4,64 liter/m2 dengan rata-rata radiasi surya yang datang dalam

sehari sebesar 590,59 watt/m2. Dan alat destilasi air konvensional (tanpa

menggunakan kondensor pasif) menghasilkan efisiensi teoritis tertinggi

selama pengambilan data yakni 77,75 % dan efisiensi aktual 34,06 %


57

dengan hasil air yang diperoleh 2,12 liter/m2 dengan rata-rata radiasi

surya yang datang dalam sehari sebesar 590,59 watt/m2.

5.2 Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan volume

kondensor pasif lebih kecil.

2. Untuk penelitian selanjutnya lebih meningkatkan kualitas sensor suhu

dan etape yang digunakan supaya data yang dihasilkan lebih baik dan

akurat.


58

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed, H.M., (2012), Experimental Investigations of Solar Stills Connected to

External Passive Condensers, Journal of Advanced Science and Engineering

Research, 2, pp 1-11

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

Paramita.

Boukar,M., Harmim,A., (2004), Parametric Study Of A Vertical Solar Still Under

Desert Climatic Conditions, Desalination Vol. 168, pp 21-28.

Boukar M., Harmim A., (2005), Performance Evaluation Of A One-Sided Vertical

Solar Still Tested In The Desert Of Algeria, Desalination Vol. 183, pp 113-

126

Boukar M., Harmim A., (2006), Design Parameters And Preliminary

Experimental Investigation Of An Indirect Vertical Solar Still, Desalination

Vol. 203, pp 444-454

El-Bahi, A. Inan, D., (1999), A Solar Still With Minimum Inclination, Coupled

To An Outside Condenser, Desalination Vol. 123, pp 79-83

Fath, H.E.S.; Samy M. Elsherbiny, S.M., (1993), Effect of adding a passive

condenser on solar still performance, Energy Conversion and Management,

34, 1, pp 63–72

Fath, H.E.S; Elsherbiny, S.M.,; Ghazy, A. (2004), A Naturally Circulated

Humidifying/Dehumidifying Solar Still With A Built-In Passive Condenser,

Desalination, 169, pp 129–149

Hassan, Fath, E.,S., (1995), High Performance Of A Simple Design, Two Effects.

Solar Distillation Unit, Energy Conversion Management, Vol. 38, 18, pp

1895- 1905

Kalbasi, R., esfahani, M.,N., (2010), Multi-Effect Passive Desalination System,

An Experimental Approach, World Applied Sciences Journal, Vol. 10,10,

pp 1264-1271

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

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

Madhlopa, A., Johnstone, C., (2009), Numerical Study Of A Passive Solar Still

With Separate Condenser, Renewable Energy, Vol. 34, pp 1668-1677

Wonorahardjo Surjani. 2013. Metode Metode Pemisahan Kimia Sebuah

Pengantar. Jakarta : Akademia Permata


59

LAMPIRAN

Tabel L.1 Sifat Air dan Uap Jenuh

Temperature (°𝐶) Tekanan Parsial (Pa) 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 0,010010 2484,3

8 0,010720 2481,9

9 0,011470 2479,6

10 0,012270 2477,2

11 0,013120 2474,9

12 0,014010 2472,5

13 0,014970 2470,2

14 0,015970 2467,8

15 0,017040 2465,5

16 0,018170 2463,1

17 0,019360 2460,8

18 0,020630 2458,4

19 0,021960 2456,0

20 0,023370 2453,7

21 0,024860 2451,4

22 0,026420 2449,0

23 0,028080 2446,6

24 0,029820 2444,2

25 0,031660 2441,8

26 0,033600 2439,5

27 0,035640 2437,2

28 0,037780 2434,8

29 0,040040 2432,4

30 0,042420 2430,0


60

Tabel L.1 Sifat Air dan Uap Jenuh (lanjutan)

32 0,047540 2425,3

34 0,053180 2420,5

36 0,059400 2415,8

38 0,066240 2411,0

40 0,073750 2406,2

42 0,081980 2401,4

44 0,091000 2396,6

46 0,100900 2391,8

48 0,111600 2387,0

50 0,123300 2382,1

55 0,157400 2370,1

60 0,199200 2357,9

65 0,250100 2345,7

70 0,311600 2333,3

75 0,385500 2320,8

80 0,473600 2308,3

85 0,578000 2295,6

90 0,701100 2282,8

95 0,845300 2269,8

100 1,013250 2256,7

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


61

LAMPIRAN

Gambar L. 1 Alat Destilasi Energi Surya Konvensional

Gambar L. 2 Alat Destilasi Energi Surya menggunakan Kondensor

Lampiran 2 Foto-foto Alat Penelitian



62

Gambar L. 2 Logger (Biru) dan Stalker (Merah)

Gambar L. 2 Penampung Air Hasil Destilasi


63


Gambar L. 3 Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS)

Gambar L. 4 Penampung Air Kotor dan Pengatur Ketinggian Air di

dalam Bak Destilator


unjuk kerja destilasi air energi surya … · kata kunci: destilasi air, energi surya, vertikal,...

Documents