6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Destilasi
Destilasi air energi surya merupakan salah satu metode untuk memisahkan air dari bahan kontaminasi sehingga diharapkan mampu
menghasilkan air yang jernih. Sedangkan kegunaan energy recovery sebagai pemanfaatan kembali dari sisa kalor pada kotak destilator yang dialirkan ke
kondensor pasif sehingga dapat meningktkan jumlah efisiensi dari hasil pendestilasian air. Alat destilasi air dengan energi surya ini merupakan salah
satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan masyarakat terhadap air bersih terutama untuk daerah yang tidak terjangkau sumber energi listrik ataupun
daerah terpencil. Alat destilasi air pada umumnya berbentuk kotak dan terdiri dari dua
komponen utama, yaitu bak air dan kaca penutup. Bak air digunakan untuk menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari zat
yang mengkontaminasi dan kaca penutup berguna sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga diperoleh air bersih yang dapat langsung
untuk dikonsumsi. Unjuk kerja alat destilasi energi surya tergantung pada beberapa variabel
di antaranya, jumlah massa air yang ada dalam bak atau jumlah massa air yang masuk dan radiasi surya yang diterima. Metode yang dilakukan adalah
pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan
menguap volatilitas bahan. Proses destilasi air meliputi dua proses yaitu evaporasi dan kondensasi. Air terkontaminasi yang masuk akan menguap
karena mendapat kalor dari absorber, bagian yang mengalami penguapan hanya air sedangkan zat kontaminan yang terkandung di dalam air tertinggal
di absorber. Uap akan bergerak ke dinding kaca, karena temperatur bagian luar kaca lebih rendah dari temperatur bagian dalam maka uap akan
mengembun.
2.2 Landasan Teori
Komponen utama alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery terdiri atas kotak destilator, kondensor pasif dan bagian energy
recovery. Bagian energy recovery terletak di dalam kondensor pasif. Prinsip kerja destilasi air energi surya menggunakan energy recovery Gambar 1
adalah proses penguapan air yang terkontaminasi dan proses pengembunan uap air sehingga dihasilkan air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Pada
proses penguapan hanya air yang menguap sedangkan zat yang mengkontaminasinya tertinggal di bak air. Proses penguapan terjadi karena
air di dalam bak air pada kotak destilator menerima energi surya melalui kaca penutup sedangkan proses pengembunan pada kotak destilator terjadi di kaca
penutup karena temperatur kaca lebih rendah dari temperatur pengembunan uap air. Embun pada kaca penutup akan mengalir ke saluran air destilasi
karena posisi kaca yang miring. Tidak semua uap air hasil penguapan air dari bak air di dalam kotak destilator mengembun di kaca penutup tetapi sebagian
uap air hasil penguapan air dari bak air di dalam kotak destilator mengalir masuk ke dalam kondensor pasif.
Gambar 1. Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery. Gusti I Ketut Puja, 2014
Mengalirnya sebagian uap air ke dalam kondensor pasif disebabkan adanya perbedaan tekanan parsial uap air antara kotak destilator dengan
kondensor pasif mekanisme ini disebut purging. Perbandingan massa uap air yang masuk ke dalam kondensor pasif dengan massa uap air yang dihasilkan
pada kotak destilator sebanding dengan perbandingan volume kondensor pasif dengan jumlah volume kondensor pasif dan kotak destilator atau
1
Uap air yang masuk ke dalam kondensor pasif akan mengembun karena melepaskan panas ke dinding kondensor pasif dan ke dinding pengembun
pada bagian energy recovery. Energi panas yang diterima dinding pengembun pada bagian energy recovery digunakan untuk menguapkan air yang mengalir
pada bahan porus kain. Air yang mengalir pada kain berasal dari bak air terkontaminasi yang berada di bawah kemudian dipompakan ke atas menuju
bak air. Mengalirnya air terkontaminasi dari atas ke bawah disebabkan adanya sifat kapilaritas kain. Laju aliran air pada kain dapat dihitung dengan
persamaan
2
Dengan A adalah luas penampang kain arah tegak lurus aliran ,
ρ
adalah massa jenis air terkontaminasi kg
, g adalah gravitasi m , k
adalah permeabilitas kain ,
η
adalah viskositas air terkontaminasi N detik
, adalah panjang kapilaritas kain m dan L adalah panjang kain
m. Permeabilitas k pada prinsipnya hanya merupakan fungsi struktur
keporusan media porus. Sebagai contoh katun dan fiber mempunyai permeabilitas yang berbeda karena mempunyai struktur keporusan yang
berbeda. Panjang kapilaritas kain adalah kondisi kesetimbangan antara tekanan kapilaritas
dengan tekanan hidrolis atau
= seperti
terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Panjang kapilaritas kain Gusti I Ketut Puja, 2014
3 4
Dengan adalah tegangan permukaan, adalah sudut kontak zat cair dan R
adalah radius kapilaritas efektif. Untuk mengetahui permeabilitas k dan panjang kapilaritas
dari suatu bahan porus kain dapat dilakukan eksperimen dengan prinsip seperti pada Gambar 2.
Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan
jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu Arismunandar, 1995:
∫
5
Dengan adalah luas alat destilasi
, dt adalah lama waktu pemanasan detik, G adalah energi surya yang datang W
, adalah panas laten
air Jkg dan adalah massa uap air total kg. Massa uap air
dapat diperkirakan dengan persamaan matematis berikut Arismunandar, 1995:
6
⁄
7 Dengan q
uap
adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan W
, bagian energi surya yang digunakan untuk
konveksi Wm
2
, adalah adalah tekanan parsial uap air pada temperatur
air N ,
adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup N
, adalah temperatur air
dan adalah temperatur kaca
penutup
2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Kategori