Peningkatan unjuk kerja alat destilasi air energi surya dengan kolektor parabola silinder - USD Repository
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PENINGKATAN UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI
SURYA DENGAN KOLEKTOR PARABOLA SILINDER
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
IMANUEL SURYO LINDUNG
NIM : 085214006
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ENHANCEMENT OF SOLAR WATER DISTILLATION PERFORMANCE USING CYLINDER PARABOLIC COLLECTOR FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By:
IMANUEL SURYO LINDUNG NIM : 085214006 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Air bersih merupakan kebutuhan hidup masyarakat yang sangat penting demi keberlangsungan hidup. Namun tidak jarang air sering terkontaminasi oleh zat-zat pencemar, tanah, garam (laut), dan mikroba yang dapat mengganggu kesehatan jika dikonsumsi dalam skala besar dan berlanjut.
Melalui alat ini dapat diketahui perbedaan unjuk kerja alat destilasi air energi surya dengan menggunakan kolektor parabola silinder. Unjuk kerja alat destilasi air energi surya dapat dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan dan efisiensi alat.
Alat destilasi air energi surya dalam penelitian ini terdiri dari 2 (dua) komponen alat yang meliputi alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dan alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder. Dimensi destilator yang digunakan adalah panjang 1 meter, lebar 0,5 meter, kemiringan kaca destilator 20 , jarak bagian bawah kaca dengan dasar destilator adalah 0,1 meter. Kolektor parabola yang digunakan memiliki panjang 1 meter, lebar 0,8 meter, kemiringan pipa absorber 20 , bahan reflektor adalah aluminium. Variasi ketinggian air destilator adalah 5 milimeter, 7,5 milimeter, dan 1 milimeter.
Hasil dari alat destilasi air tenaga surya adalah air suling dengan kondisi lebih jernih dan lebih bersih dari kondisi air sebelum didestilasi. Volume air destilasi yang dihasilkan terbanyak diperoleh dengan alat destilasi menggunakan kolektor sebanyak 540 mililiter. Efisiensi kolektor terbaik sebesar 22,66 % dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 milimeter. Efisiensi destilator terbaik diperoleh alat destilasi menggunakan kolektor sebesar 49,43 % dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 milimeter. Efisiensi total terbaik dari alat destilasi menggunakan kolektor sebesar 11,83 % dengan variasi ketinggian air di dalam destilator sebesar 5 milimeter.
Kata kunci : destilasi, effisiensi, kolektor, kontaminasi, reflektor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas berkat dan rahmat-Nya tugas akhir ini yang berjudul “Peningkatan Unjuk Kerja
Destilasi Air Energi Surya Dengan Kolektor Parabola Silinder ” dapat diselesaikan dengan baik yang merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Dalam penyusunan laporan naskah ini juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir P.K Purwadi M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin dan selaku pembimbing akademik.
3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
5. Ag. Rony Windaryawan selaku laboran yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.
6. Orang tua penulis St. Soni Suryo Gupito dan Maria Nugraheni yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
TITLE PAGE ................................................................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................. v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................. vi
INTISARI ...................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ..................................................................................viii
DAFTAR ISI ................................................................................................. x
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xvi
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................1 1.1. Latar Belakang .............................................................................
1 1.2. Tujuan ..........................................................................................
3 1.3. Manfaat ........................................................................................
3 1.4. Batasan Masalah ...........................................................................
3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
5 2.1. Pengertian Destilasi .......................................................................
5 2.2. Perpindahan Panas .........................................................................
5 2.3. Alat Destilasi Tenaga Surya ...........................................................
6 2.4. Unjuk Kerja Alat Destilasi Tenaga Surya ......................................
7 2.5. Penelitian yang Pernah Dilakukan ..................................................
9 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 11
3.1. Skema Alat ...................................................................................... 11
3.2. Alat Tambahan ................................................................................ 13
3.3. Variabel yang Divariasikan ............................................................. 15
3.4. Variabel yang Diukur ...................................................................... 16
3.5. Langkah Penelitian .......................................................................... 17
BAB IV. PEMBAHASAN ............................................................................... 18
4.1. Data Penelitian ................................................................................ 18
4.2. Perhitungan Data ............................................................................. 24
4.3. Pembahasan ..................................................................................... 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB V. PENUTUP ........................................................................................... 58
5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 58
5.2. Saran ................................................................................................ 59
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 60
LAMPIRAN ...................................................................................................... 61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm18 Tabel 4.2. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm
19 Tabel 4.3. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
20 Tabel 4.4. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
21 Tabel 4.5. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
22 Tabel 4.6. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
23 Tabel 4.7. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm
30 Tabel 4.8. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm
30 Tabel 4.9. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm
31 Tabel 4.10 Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm
32 Tabel 4.11. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
32 Tabel 4.12. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
33 Tabel 4.13. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
34
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel 4.14. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaanpertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
34 Tabel 4.15. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi kolektor parabola silinder pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
35 Tabel 4.16. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
35 Tabel 4.17. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
36 Tabel 4.18. Hasil perhitungan rata-rata efisiensi destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan percobaan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema alat destilasi energi surya yang umum7 Gambar 3.1. Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan kolektor
11 Gambar 3.2. Skema alat destilasi energi surya dengan menggunakan kolektor parabola silinder
12 Gambar 3.3. Bagian-bagian kolektor parabola silinder
12 Gambar 3.4. Solar meter
13 Gambar 3.5. Gelas ukur
14 Gambar 3.6. Logger thermokopel
14 Gambar 3.7. Variasi ketinggian air terhadap destilator
15 Gambar 4.1. Grafik perbandingan pertambahan volume air destilasi rata-rata percobaan pertama dan kedua antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm
38 Gambar 4.2. Grafik perbandingan pertambahan volume air destilasi rata-rata percobaan pertama dan kedua antara alat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm
39 Gambar 4.3. Grafik perbandingan pertambahan volume air destilasi rata-rata percobaan pertama dan kedua antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 10 mm
40 Gambar 4.4. Grafik pertambahan volume air destilasi antara alat destilasi menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan berbagai variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm
41 Gambar 4.5. Grafik volume air destilasi rata-rata dengan menggunakan kolektor dan tanpa kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm
42 Gambar 4.6. Grafik efisiensi kolektor rata-rata pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm
43 Gambar 4.7. Grafik efisiensi destilator rata-rata alat destilasi menggunakan kolektor pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm
44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.8. Grafik efisiensi total alat destilasi dengan menggunakan kolektor dengan variasi ketinggian air di dalam destilator5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm
45 Gambar 4.9. Grafik efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor rata-rata pada percobaan pertama dan kedua dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm, 7,5 mm, dan 10 mm
46 Gambar 4.10. Grafik perbandingan kandungan air sebelum dan sesudah didestilasi
56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup manusia. Tetapi sumber air bersih semakin sulit didapatkan terutama di daerah tandus, pemukiman padat penduduk, pinggiran kota industri dan wilayah pesisir pantai. Sumber air yang tersedia sering terkontaminasi dengan cairan kimia, bakteri, kuman penyakit, tanah, garam dan komponen kontaminasi yang berbahaya bagi kesehatan masyarakat jika dikonsumsi dalam skala harian.
Alat destilasi tenaga surya adalah alat yang digunakan untuk mengubah air terkontaminasi menjadi layak untuk dikonsumsi dan ramah lingkungan.
Keuntungan dari alat destilasi tenaga surya adalah biaya yang murah baik dalam pembuatan dan perawatan. Alat destilasi surya pada umumnya terdiri dari 2 (dua) komponen penting yakni plat absorber dan penutup kaca. Plat absorber berfungsi untuk menyerap energi radiasi surya untuk menaikkan temperatur dan menguapkan air terkontaminasi. Penutup kaca berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan proses pengembunan sehingga dihasilkan air destilasi.
Unjuk kerja suatu alat destilasi surya ditunjukkan oleh jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor, dan efisiensi destilator. Faktor yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
absorber dalam menyerap radiasi surya, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap air, jumlah massa atau volume air yang berada di dalam kotak destilator dan temperatur awal air terkontaminasi masuk ke dalam destilator. Absorber dibuat dari bahan yang memiliki nilai absorbtivitas radiasi surya yang baik sehingga dapat memaksimalkan kemampuan penyerapan radiasi surya. Pada umumnya absorber diberi cat berwarna hitam. Temperatur kaca penutup tidak boleh terlalu panas, karena akan membuat proses pengembunan menjadi sulit. Massa air yang berada di dalam kotak destilator tidak boleh terlalu besar, dengan kata lain ketebalan air di dalam destilator tidak boleh terlalu tebal karena akan mempengaruhi waktu penguapan yang menjadi semakin lama, tetapi tidak boleh terlalu tipis juga karena akan memperbesar resiko kerusakan alat destilator karena temperatur di dalam destilator menjadi tinggi. Hal ini dapat dilakukan dengan pengaturan ketinggian air di dalam destilator untuk dimensi destilator yang sama.
Temperatur air saat masuk ke dalam kotak destilator diusahakan tinggi, dengan tujuan untuk mempercepat laju penguapan sehingga unjuk kerja destilator meningkat. Kolektor parabola silinder dapat digunakan untuk meningkatkan temperatur air masuk ke dalam destilator karena kolektor memberikan pemanasan awal air terkontaminasi.
3
1.2. Tujuan 1.
Mengetahui unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder. Unjuk kerja alat destilasi dapat ditunjukkan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor, efisiensi destilator dan efisiensi alat.
2. Mengetahui kelayakan air hasil destilasi sebelum didestilasi dan sesudah didestilasi.
1.3. Manfaat 1.
Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air tenaga surya.
2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype dan produk teknologi alat destilasi air dengan tenaga surya yang dapat diterima dengan baik oleh masyarakat.
3. Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.
1.4. Batasan Masalah
Alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder dan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor mempunyai perbedaan pada desain dan karakteristiknya. Desain alat destilasi tanpa kolektor lebih sederhana jika dibandingkan dengan alat destilasi menggunakan kolektor parabola silinder.
Kolektor parabola silinder digunakan untuk menaikkan temperatur air terkontaminasi. Kelebihan alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder adalah temperatur air masuk ke dalam kotak destilator lebih
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
tinggi karena terjadi proses pemanasan awal yang dilakukan oleh kolektor parabola silinder, sehingga semakin tinggi temperatur air masuk ke dalam kotak destilator, maka akan mempercepat laju penguapan di dalam kotak destilator.
Unjuk kerja alat destilasi yang dihasilkan sangat bergantung pada kondisi cuaca dimana alat destilasi tersebut digunakan. Untuk daerah yang kondisi cuaca rata-rata tahunannya cerah maka akan lebih menguntungkan jika menggunakan alat destilasi dengan menggunakan kolektor parabola silinder.
Pada penelitian ini akan digunakan 2 (dua) jenis alat destilasi yakni : (1) alat destilasi tanpa kolektor, (2) alat destilasi menggunakan kolektor parabola silinder untuk diteliti pengaruhnya terhadap unjuk kerja alat destilasi. Ketinggian air di dalam destilator divariasikan sebanyak 3 (tiga) variasi yakni 5 mm, 7,5 mm dan 10 mm. Unjuk kerja alat destilasi dapat ditunjukkan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor, efisiensi destilator dan efisiensi alat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Destilasi
Menurut Jabir bin Hayyan destilasi adalah cara memisahkan benda cair melalui perbedaan titik didihnya, diciptakan sekitar tahun 800 oleh ilmuwan terkemuka Islam, yang mengubah alkemi menjadi ilmu kimia, menemukan berbagai alat dan proses dasar yang masih kita gunakan hingga kini.
2.2. Perpindahan Panas
Proses perpindahan kalor yang terjadi pada alat destilasi tenaga surya dapat melalui 3 (tiga) cara, yaitu :
1. Konduksi Konduksi merupakan proses perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalor berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah melalui benda padat (solid) sebagai zat perantara.
2. Konveksi Konveksi merupakan proses perpindahan kalor yang terjadi antara zat cair atau fluida dengan benda padat yang bersentuhan secara langsung.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
3. Radiasi
Radiasi merupakan proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa melalui media perantara dalam suatu ruang yang dimana energi kalor yang terpancar dari benda yang memiliki temperatur yang lebih tinggi akan diserap oleh suatu benda lain yang memiliki temperatur benda yang lebih rendah.
2.3. Alat Destilasi Tenaga Surya
Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi tenaga surya pada umumnya adalah plat absorber dan kaca penutup. Plat absorber yang berada di dalam kotak destilator berfungsi sebagai penyerap kalor yang diradiasikan matahari, yang kemudian digunakan untuk memanaskan air yang berada di dalam kotak destilator. Kaca penutup pada bagian atas destilator berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan sekaligus sebagai kondenser yang berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengembunan uap air. Air hasil dari proses pengembunan akan mengalir menuruni kaca karena kaca destilator yang dipasang dengan kemiringan 20 . Bagian lain yang umum terdapat pada destilator adalah saluran masuk air yang terkontaminasi, saluran keluar air destilasi dan permukaan reflektif untuk memantulkan energi surya yang datang ke absorber. Komponen tambahan adalah pengatur ketinggian air yang berfungsi mengatur tinggi air didalam destilator agar stabil.
Proses destilasi air meliputi 2 (dua) proses yaitu penguapan (evaporasi)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
menguap karena mendapat kalor dari plat absorber, bagian yang menguap dari zat terkontaminasi ini hanya air sedangkan bahan kontaminasi tertinggal di destilator. Uap air akan naik ke atas dan menempel pada dinding kaca, karena temperatur kaca bagian luar lebih rendah dari temperatur bagian dalam destilator maka uap air akan mengembun. Embun mengalir turun menyusuri dinding kaca menuju saluran keluar yang berupa talang air karena posisi kaca yang dipasang miring sekitar 20 .
Gambar 2.1. Skema alat destilasi energi surya yang umum.2.4. Unjuk Kerja Alat Destilasi Tenaga Surya
Unjuk kerja alat destilasi energi surya dinyatakan dengan volume air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor, efisiensi destilator dan efisiensi alat destilasi. Efisiensi kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air di dalam kolektor dari temperatur awal sampai temperatur tertinggi dengan jumlah energi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Efisiensi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8 ∆
=
(1) dengan :
2 A C : Luasan kolektor (m )
C : Panas jenis air (J/(kg.°K))
P
dt : Lama waktu pemanasan (detik)
2
G : Radiasi surya yang datang (W/m )m : Massa air (kg)
f
T : Kenaikan temperatur air (°C) Efisiensi destilator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan selama proses penguapan sejumlah air di dalam destilator dengan jumlah radiasi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Efisiensi destilator dapat dihitung dengan persamaan :
=
(2) dengan :
2 A d : Luasan destilator (m )
dt : Lama waktu penguapan (detik)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
2
G : Radiasi surya yang datang (W/m )h fg : Panas laten air (J/kg) m : Massa air (kg) Efisiensi total didefinisikan sebagai perkalian antara efisiensi sensibel kolektor dengan efisiensi laten dari destilator. Efisiensi total dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : = .
(3) dengan: S : Efisiensi sensibel kolektor.
: Efisiensi laten destilator. L
2.5. Penelitian yang Pernah Dilakukan
Alat destilasi air energi surya konvensional pada umumnya dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 2 liter per hari setiap satu meter persegi luasan destilator. Keuntungan alat destilasi energi surya sebagai penjernih air diantaranya adalah murah dalam pembuatan, pengoperasian dan mudah dalam perawatannya (Kunze, 2001). Alat destilasi air laut energi surya menggunakan arang sebagai absorber sekaligus sebagai sumbu menghasilkan efisiensi 15% diatas alat destilasi jenis sumbu. Pada penelitian ini alat destilasi diposisikan miring dan air laut dialirkan dari satu sisi alat kesisi lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
yang lebih rendah (Naim et. al., 2002a). Penelitian alat destilasi energi surya menggunakan penyimpan panas dengan material berubah fasa menghasilkan
2 air destilasi 4,536 L/m dalam 6 jam atau setara dengan efisiensi 36,2%.
Material penyimpan panas yang digunakan adalah air lilin parafin dan minyak parafin. Dengan menggunakan bahan penyimpan panas alat destilasi ini dapat bekerja siang dan malam (Naim et. al., 2002b). Penelitian alat destilasi surya satu tingkat menggunakan aspal sebagai penyimpan panas dapat bekerja siang dan malam. Efisiensi yang dihasilkan sampai 51%. Proses destilasi pada malam hari memberikan kontribusi sebanyak 16% dari total air destilasi yang dihasilkan. Alat destilasi ini dilengkapi dengan penyembur air (Badran,
2
2007). Penelitian alat destilasi energi surya jenis kolam tunggal seluas 3m di Amman, Jordania menggunakan campuran garam, pemberian warna lembayung dan arang untuk meningkatkan daya serap air terhadap energi surya menghasilkan peningkatan efisiensi sebesar 26% (Nijmeh et. al., 2005).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Skema Alat Gambar 3.1. Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan kolektor. Keterangan Gambar 3.1. :
1 : Tangki air terkontaminasi
2 : Kaca destilator
3 : Kran pembuangan air
4 : Kotak destilator
5 : Gelas ukur penampung air destilasi 1 2 3 4 5 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
1
2 Gambar 3.2. Skema alat destilasi energi surya dengan menggunakan kolektor parabola silinder.
Keterangan Gambar 3.2. :
1 : Destilator
2 : Kolektor parabola silinder
Detil bagian-bagian kolektor parabola silinder yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.3. 2
1 3
4 Gambar 3.3. Bagian-bagian kolektor parabola silinder.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Keterangan Gambar 3.3. :
1 : Selang air keluar kolektor yang mampu menahan temperatur tinggi
2 : Reflektor berbahan aluminium
3 : Pipa tembaga
4 : Selang air masuk kolektor 3.2.
Alat Tambahan a.
Solar meter Solar meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas
2
radiasi matahari per satuan luas dengan satuan watt/m . Berikut ini adalah solar meter yang digunakan dalam penelitian.
Gambar 3.4. Solar meterPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
b.
Gelas ukur Gelas ukur adalah alat yang digunakan untuk menampung dan sekaligus untuk menghitung volume air hasil destilasi. Gelas ukur yang digunakan terbuat dari bahan plastik dengan kapasitas 500 ml.
Gambar 3.5. Gelas ukur c.Thermokopel Thermokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur suatu benda. Thermokopel yang digunakan memiliki 4
(empat) titik pengukuran dimana setiap titik menunjukkan temperatur suatu benda.
Gambar 3.6. Logger ThermokopelPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
3.3. Variabel yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah perbedaan ketinggian air yang berada di dalam kotak destilator. Pada penelitian ini, ketinggian air yang divariasikan adalah : a.
Ketinggian air di dalam kotak destilator 5 mm.
b.
Ketinggian air di dalam kotak destilator 7,5 mm.
c.
Ketinggian air di dalam kotak destilator 10 mm.
(a). Posisi ketinggian air 5 mm (b). Posisi ketinggian air 7,5 mm (c). Posisi ketinggian air 10 mm
Gambar 3.7. Variasi ketinggian air terhadap destilatorBerikut adalah contoh perhitungan massa air di dalam kotak destilator yang diperoleh dari hasil pengaturan variasi ketinggian air :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Variasi ketinggian air 5 mm: Volume air = tinggi air x panjang alat destilasi x lebar alat destilasi
Volume air yang dihasilkan oleh alat destilasi dan ditampung di dalam gelas ukur.
e.
4 ).
Temperatur air di dalam destilator (T
d.
Temperatur air keluar dari kolektor (T 3 ).
c.
16
b.
Temperatur kaca destilator (T 1 ).
Dalam penelitian ini, variabel yang diukur adalah sebagai berikut : a.
Perhitungan di atas digunakan pula pada variasi ketinggian air 7,5 mm dan 10 mm.
, maka massa air sama dengan 2,5 kg.
3
. Massa jenis air adalah 1000 kg/m
3
= 5 mm x 1 m x 0,5 m = 0,0025 m
3 Jadi, volume air adalah 0,0025 m
3.4. Variabel yang Diukur
Temperatur air masuk kolektor (T 2 ).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
f.
Intensitas radiasi matahari selama proses pengambilan data yang diukur menggunakan solarmeter.
3.5. Langkah Penelitian
Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 .
2. Kedua alat destilasi dijemur di bawah sinar matahari langsung secara bersamaan.
3. Pengambilan data radiasi matahari dilakukan setiap 5 menit dan volume air hasil destilasi setiap 10 menit. Pengambilan data dilakukan selama 2 (dua) hari dengan waktu pengambilan data 110 menit per hari untuk setiap variasi jumlah massa atau volume air dalam alat destilasi.
4.
), temperatur
1 Data yang dicatat adalah temperatur kaca destilator (T
air masuk kolektor (T
2 ), temperatur air keluar kolektor (T 3 ), dan
temperatur air di dalam kotak destilator (T
4 ) untuk alat destilasi yang
menggunakan kolektor, temperatur kaca destilator (T ) dan temperatur
1
air destilator (T
4 ) untuk alat destilasi tanpa menggunakan kolektor,
volume air destilasi yang dihasilkan (V), intensitas radiasi surya yang datang ke permukaan kolektor (G) dan lama waktu pencatatan data (t).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Data Penelitian
30
78
83 55 902
49
58 110
57
76 295 60 902
73
56
47
61
56
30
31
50
59
81 65 885
75 245 50 990
70
30
56
80
60
51
72 45 911
67
27
52
59
77
60 140
50
75
71 440
67
28
56
59 200
49
75 85 705
71
28
49
58
49
78 385 80 508
29
69 180 40 881
50
59 170
51
79 75 820
75
29
56
59
49
77 345 70 922
73
29
57
50
Data hasil penelitian dapat ditampilkan dalam bentuk tabel sebagai berikut :
Tabel 4.1. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.(T
53
62
50
45 10 945
15
Volume (ml) 5 800
4 )
(T
Suhu Air
3 )
(T
Suhu Output
2 )
Suhu Input
69
1 )
(T
Suhu Kaca
Volume (ml)
4 )
(T
Suhu Air
1 )
(T
Suhu Kaca
) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Parabola
2
Matahari (watt/m
menit ke- Radiasi
29
75 15 951
28
30
51
60
60
49
69 35 829
65
28
44
59
49
68 135 30 827
63
30
45
59
49
51
72 25 710
67
30
46
58
50
85 20 900
77
70
29
49
20
60
65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76 45 102
29
66
71 195 40 955
51
59
55
30
72
50
90
57 120
51
27
61
66 255 50 980
49
58
56
53
58
76
60
50
60
47
29
71
75 25 985
51
59
48
49
30
72
75 140 30 700
50
57
45
29
63
67 35 778
31
81 55 960
74
57
50
59 190
58
31
74
79 395 80 1004
49
57
31
72
75
79 85 962
50
58 225
58
30
74
79 445
78 75 951
31
50
31
59 140
57
31
74
79 300 60 933
51
60
56
73
57
78 65 850
51
59 165
57
30
69
73 355 70 915
52
58
90 20 950
Tabel 4.1. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasiketinggian air di dalam destilator 5 mm. ( Lanjutan ) menit ke-
57
Volume (ml) 95 724
51
58 210
57
30
67
72 480 100 160
52
51
(T
28
70
75 105 723
49
58 250
49
28
67
4 )
Suhu Air
48
(T
Radiasi Matahari
(watt/m
2
) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Parabola
Suhu Kaca
(T
1 )
Suhu Air
4 )
3 )
Volume (ml)
Suhu Kaca
(T
1 )
Suhu Input
(T
2 )
Suhu Output
(T
72 535 110 707
60
29
49
3
) Suhu
Air (T
4
) Volume
(ml) 5 876
10
50 10 1020
58
) Suhu
54
28
76
82 15 873
48
59
40
50
Output (T
2
59
Suhu Kaca
29
66
71 Volume Total Air Destilasi 250 Volume Total Air Destilasi 535
Tabel 4.2. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 5 mm.menit ke- Radiasi
Matahari (watt/m
2
) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Parabola
(T
Input (T
1
) Suhu
Air (T
4
) Volume
(ml) Suhu Kaca
(T
1
) Suhu
70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71 45 900
30
64
69 150 40 875
50
59
52
29
66
51
80
60 115
53
31
68
74 185 50 952
52
59
55
51
58
74
65
51
58
52
27
59
63 25 540
48
57
49
51
29
61
65 105 30 645
50
56
51
30
62
67 35 865
31
79 55 875
66
52
51
58 175
52
30
75
79 350 80 898
52
58
32
73
70
74 85 765
53
59 195
56
28
71
75 390
77 75 830
28
49
30
58 140
53
30
72
77 240 60 887
50
59
56
77
55
82 65 790
51
57 160
57
29
73
76 290 70 701
52
57
60 20 180
Tabel 4.2. Data percobaan kedua alat destilasi tenaga surya dengan variasiketinggian air di dalam destilator 5 mm. ( Lanjutan ) menit ke-
58
Volume (ml) 95 966
52
59 250
57
29
73
77 490 100 948
51
54
(T
30
72
76 105 976
50
57 280
53
30
73
4 )
Suhu Air
50
(T
Radiasi Matahari
(watt/m
2
) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Parabola
Suhu Kaca
(T
1 )
Suhu Air
4 )
3 )
Volume (ml)
Suhu Kaca
(T
1 )
Suhu Input
(T
2 )
Suhu Output
(T
77 545 110 834
58
29
49
3
) Suhu
Air (T
4
) Volume
(ml) 5 845
15
40 10 765
60
) Suhu
51
30
63
67 15 721
50
59
40
50
Output (T
2
59
Suhu Kaca
28
71
75 Volume Total Air Destilasi 280 Volume Total Air Destilasi 545
Tabel 4.3. Data percobaan pertama alat destilasi tenaga surya dengan variasi ketinggian air di dalam destilator 7,5 mm.menit ke- Radiasi
Matahari (watt/m
2
) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Parabola
(T
(T
1
) Suhu
Air (T
4
) Volume
(ml) Suhu Kaca
(T
1
) Suhu Input
64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
49
60
53
31
71
76 45 789
50
61 105
29
70
69
73 190 50 765
49
58
53
29
75
79 55 865
49
75 155 40 876
30
52
61
31
65
69 25 654
49
57
60
53
29