Peningkatan efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas.
INTISARI
Salah satu cara mendapatkan air bersih adalah dengan menggunakan alat destilasi energi surya. Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat ini adalah tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. energy recovery dengan metode kapilaritas adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat destilasi energi surya yang memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas, menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator dan pengaruh penggunaan pendingin kaca maupun reflektor terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi, menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional. Variasi yang diteliti adalah ketinggian air dalam bak 1 cm dan 0,5 cm sedangkan pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas ditambahkan variasi pendingin kaca dan reflektor. Secara keseluruhan hasil yang didapatkan alat destilasi menggunakan energy recovery lebih baik dari pada alat destilasi konvensional. Hasil terbaik dari semua variasi yang diteliti adalah ketika ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor, efisiensi teoritis sebesar 53,36 %, efisiensi aktual sebesar 52,19 % dan air yang dihasilkan sebesar 4,16 kg dengan energi surya yang datang sebesar 573,01 W/m2. Faktor utama yang mempengaruhi hasil tersebut adalah energi surya yang datang pada saat penelitian paling tinggi.
(2)
ABSTRACT
A way for getting clean water is to distillate using solar energy. One of the problems on solar water distillation equipment today is it’s low efficiency. Energy recovery with the capillary method is one way that can be done to improve the efficiency. The purpose of this study is to make solar energy distillation equipment that utilizes energy recovery with capillary method, to analyze the effect of the water level in the distillation tub, influence of the use of glass cooling, reflectors effect to water distillation process results, and to analyze the efficiency of solar energy water distillation using energy recovery with the capillary method, and distillation of conventional solar energy. Variations investigated were the water level in the tub that were 1 cm and 0.5 cm, while the distillation equipment using energy recovery capillarity methods varied by adding glass cooler and reflectors. Overall the results obtained using the energy recovery distillation equipment is better than conventional distillation equipment. The best results of all the examined variations are when the water level in the distillation tub was 0.5 cm, using no cooling glass and no reflector. The theoretical efficiency is 53.36 %, the actual efficiency is 52.19 %, the water produced is 4.16 kg and solar energy received is 573.01 W/m2. The main factors that influence these results is solar energy that comes on when the highest research.
Keywords: water distillation, efficiency, solar energy, energy recovery, capillarity properties.
(3)
i
PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA
MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE
KAPILARITAS
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh: YOSEF SUPRIADI
NIM: 125214086
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
(4)
ii
INCREASING THE EFFICIENCY OF SOLAR WATER
DISTILLATION USING RECOVERY ENERGY WITH
CAPILARITY METHOD
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
Presented by: YOSEF SUPRIADI
NIM: 125214086
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
(5)
iii
TUGAS AKHIR
PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA
MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE
KAPILARITAS
Disusun Oleh:
YOSEF SUPRIADI NIM: 125214086
Telah disetujui oleh:
Pembimbing,
(6)
iv
PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA
MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE
KAPILARITAS
Yang dipersiapkan dan disusun oleh: YOSEF SUPRIADI
NIM: 125214086
Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji Pada tanggal
Dan dinyatakan telah lulus memenuhi syarat
Susunan Dewan Penguji
Nama lengkap Tanda Tangan
Ketua : RB Dwiseno Wihadi, ST, M.Si ____________
Sekretaris : Doddy Purwadianto, ST, MT _____________
Anggota : A. Prasetyadi, S.Si, M.Si _____________
Yogyakarta, 18 Febuari 2016 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta Dekan
(7)
v
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir
dengan judul :
PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE
KAPILARITAS
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya
ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas ahir yang sudah dipublikasikan di
Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali
bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya
karya ilmiah.
Yogyakarta, 18 Febuari 2016
Penulis
(8)
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Nama : Yosef Supriadi
Nomor Mahasiswa : 125214086
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :
PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE
KAPILARITAS
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dari saya maupun memberi royalti kepada saya selama masih mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 18 Febuari 2016
Yang menyatakan
(9)
vii
INTISARI
Salah satu cara mendapatkan air bersih adalah dengan menggunakan alat destilasi energi surya. Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat ini adalah tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. energy recovery dengan metode kapilaritas adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat destilasi energi surya yang memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas, menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator dan pengaruh penggunaan pendingin kaca maupun reflektor terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi, menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional. Variasi yang diteliti adalah ketinggian air dalam bak 1 cm dan 0,5 cm sedangkan pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas ditambahkan variasi pendingin kaca dan reflektor. Secara keseluruhan hasil yang didapatkan alat destilasi menggunakan energy recovery lebih baik dari pada alat destilasi konvensional. Hasil terbaik dari semua variasi yang diteliti adalah ketika ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor, efisiensi teoritis sebesar 53,36 %, efisiensi aktual sebesar 52,19 % dan air yang dihasilkan sebesar 4,16 kg dengan energi surya yang datang sebesar 573,01 W/m2. Faktor utama yang mempengaruhi hasil tersebut adalah energi surya yang datang pada saat penelitian paling tinggi.
(10)
viii
ABSTRACT
A way for getting clean water is to distillate using solar energy. One of the problems on solar water distillation equipment today is it’s low efficiency. Energy recovery with the capillary method is one way that can be done to improve the efficiency. The purpose of this study is to make solar energy distillation equipment that utilizes energy recovery with capillary method, to analyze the effect of the water level in the distillation tub, influence of the use of glass cooling, reflectors effect to water distillation process results, and to analyze the efficiency of solar energy water distillation using energy recovery with the capillary method, and distillation of conventional solar energy. Variations investigated were the water level in the tub that were 1 cm and 0.5 cm, while the distillation equipment using energy recovery capillarity methods varied by adding glass cooler and reflectors. Overall the results obtained using the energy recovery distillation equipment is better than conventional distillation equipment. The best results of all the examined variations are when the water level in the distillation tub was 0.5 cm, using no cooling glass and no reflector. The theoretical efficiency is 53.36 %, the actual efficiency is 52.19 %, the water produced is 4.16 kg and solar energy received is 573.01 W/m2. The main factors that influence these results is solar energy that comes on when the highest research.
Keywords: water distillation, efficiency, solar energy, energy recovery, capillarity properties.
(11)
ix
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat
dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan
baik. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana
S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Peningkatan efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
atas segala bantuan berupa dorongan, dukungan baik dalam hal material, morial
maupun spriritual antara lain kepada:
1. Sudi Mungkasi, S. Si., M. Math. Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik
dan Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma.
3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang
telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan
tugas akhir.
4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., yang telah membimbing dalam proses
(12)
x
5. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen mata kuliah pra skripsi
yang sudah memberikan pengetahuan dan masukan selama pembuatan
Tugas Akhir.
6. Ag. Rony Windaryawan selaku Laboran yang telah membantu dan
memberikan izin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam
penelitian ini.
7. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin dan staff Fakulras
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala
kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama penulis menempuh kuliah
dan proses penulisan tugas ahir.
8. Bapak Misdi dan Ibu Supriyati selaku orang tua penulis, Krismawati dan
Kristiyanti selaku kakak dari penulis, yang selalu memberikan
dukungan, mendoakan, memberi semangat, dan semua fasilitas yang
penulis butuhkan selama menempuh kuliah sampai menyelesaikan tugas
akhir ini.
9. Raphael Retta, Selaku tim yang membantu dalam perancangan,
pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.
10.Teman-teman seperjuangan, Daniel Hutahaean, Karel Giovanni, Rio
Christy B, Andrew William M, B. Morgan Wijayanto, Sigit Jalu P,
Laurensius Praba, dan semua teman Teknik Mesin Angkatan 2012 dan
teman-teman penulis lainnya, terima kasih.
11.Keluarga kos Griya Kanna, Jakataru David E, Prima Nugroho, Charisca
(13)
xi
Cindya D, Bertha Nathania, Celly Brita, Blasius Filimon dan yang
lainnya, terima kasih
12.Sahabat sekaligus keluarga, Almer Rayhan, Stepanus Wijaya N, Adela
Dela Tiara, Aisah Gita M, Anindita D, Mbak Atma dan Om Efran yang
telah memberi semangat untuk menyelesaikan tugas akhir.
13.Pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama
penyusunan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam
penyusunan tugas akhir ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum
diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari
semua pihak yang bersifat positif dan membangun dalam penyempurnaan laporan
ini. Semoga karya tulis ini berguna bagi pembaca. Apabila terdapat kesalahan
dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima Kasih.
Yogyakarta, 18 Febuari 2016
Penulis
(14)
xii
JUDUL ... i
TITLE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
INTISARI ... vi
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan ... 4
1.4. Manfaat ... 4
1.5. Batasan Masalah... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Pengertian Destilasi ... 6
2.2 Landasan Teori ... 7
2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 11
BAB III METODE PENELITIAN ... 14
3.1 Skema Alat Penelitian ... 14
3.2 Variabel yang Divariasikan ... 17
3.3 Parameter yang Diukur ... 17
3.4 Langkah Penelitian ... 18
(15)
xiii
3.7. Analisis Data ... 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 21
4.1 Data Penelitian ... 21
4.2 Hasil Penelitian ... 33
4.3 Pembahasan ... 37
BAB V PENUTUP ... 51
5.1 Kesimpulan ... 51
5.2 Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
(16)
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, dan
hanya menggunakan pendingin kaca pada hari pertama ... 23
Tabel 2 Data pada Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak
menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor
pada hari kedua ... 24
Tabel 3 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya
menggunakan reflektor hari ketiga ... 25
Tabel 4 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm,
menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari
keempat ... 26
Tabel 5 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm,
menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari
keempat ... 27
Tabel 6 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada
hari pertama ... 28
Tabel 7 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada
hari kedua... 29
Tabel 8 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada
hari ketiga ... 30
Tabel 9 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada
(17)
xv
Tabel 10 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm pada
hari kelima ... 32
(18)
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy
recovery. ... 8
Gambar 2. Panjang kapilaritas kain ... 10
Gambar 3a. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy
recovery kondensor pasif ... 15
Gambar 3b. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy
recovery kondensor pasif tampak samping ... 15
Gambar 4. Komponen alat destilasi energi surya konvensional standar ... 16
Gambar 5. Grafik rata-rata efisiensi teoritis rata-rata pada alat destilasi air
energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas
dengan alat destilasi konvensional . ... 38
Gambar 6. Grafik rata-rata efisiensi aktual pada alat destilasi air energi
surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan
alat destilasi konvensional. ... 41
Gambar 7. Grafik (hasil air yang terdestilasi) dari kelima variasi
selama 10 jam pengambilan data pada alat destilasi air energi
surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. ... 44
Gambar 8. Grafik perbandingan antara (massa air yang terdestilasi)
pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy
(19)
xvii
terdestilasi) pada alat destilasi konvensional selama 10 jam
pengambilan data. ... 46
Gambar 9. Grafik perbandingan antara massa uap air destilasi ( ) dengan massa air yang terdestilasi ( pada alat destilasi air menggunakan energy recovery metode kapilaritas dari kelima variasi selama 10 jam pengambilan data. ... 48
Gambar 10. Letak , dan pada alat destilasi air menggunakan energy recovery metode kapilaritas. ... 49
Gambar L.1 Alat destilasi Konvensional ... 56
Gambar L.2 Alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas 56 Gambar L.3 Alat destilasi bagian energy recovery dan kapilaritas kain ... 57
Gambar L.4 Air pendingin kaca ... 57
Gambar L.5 Penampung air terkontaminasi ... 58
Gambar L.6 Penunjuk ketingian air dalam bak ... 58
Gambar L.7 Penampung air hasil destilasi ... 59
Gambar L.8 Sensor yang digunakan ... 59
(20)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber utama kehidupan bagi makluk hidup
tidak terkecuali bagi manusa. Di Indonesia kebutuhan akan air bersih seperti
untuk air minum semakin hari semakin dirasakan terbatas akan
ketersediaannya baik itu masyarakat perkotaan maupun masyarakat di
daerah-daerah terpencil. Ketersediaan air yang seringkali tidak mencukupi
kebutuhan tersebut dikarenakan sumber air yang ada telah terkontaminasi
oleh bahan tidak kesat mata seperti; bahan kimia, bakteri, kuman penyakit,
tanah garam (air laut), dan bahan lain yang dapat membahayakan bila
dikonsumsi secara langsung. Selain itu, air yang telah terkontaminasi dapat
menimbulkan penyakit di dalam tubuh. Umumnya masyarakat akan membeli
air minum untuk memenuhi kebutuhannya dan masyarakat daerah terpencil
mereka menampung air hujan untuk dimanfaatkan sebagai air minum.
Memenuhi kebutuhan akan air minum dengan cara membeli akan berdampak
pada kesejahteraan masyarakat itu sendiri dan memanfaatkan air hujan
sebagai air minum akan berdampak menimbulkan penyakit yang merugikan
bagi kesehatan. Sehingga diperlukan tindakan untuk membersihkan air
tersebut dari bahan kontaminan yang terkandung di dalamnya.
Untuk memisahkan dan menjernihkan air dari bahan kontaminan,
(21)
satunya dengan menggunakan destilasi tenaga surya. Saat ini potensi tenaga
surya di Indonesia belum dimanfaatkan dengan baik, hal ini dikarenakan
harga energi terbarukan masih terbilang kalah bersaing dibandingkan bahan
bakar fosil akibat kurang dikuasainnya teknologi dan kebijakan harga energi.
Alat destilasi air pada umumnya berbentuk kotak dan terdiri dari dua
komponen utama, yaitu bak air dan kaca penutup. Fungsi dari bak air itu
sendiri adalah menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air
terpisah dari zat yang mengkontaminasi. Kaca penutup berfungsi sebagai
tempat mengembunnya uap air sehingga diperoleh air bersih yang dapat
langsung untuk dikonsumsi.
Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat ini adalah
tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. Salah satu faktor penyebab
rendahnya efisiensi tersebut adalah terjadinya kerugian kalor. Kerugian kalor
terjadi akibat perbedaan temperatur. Temperatur dalam kotak destilator lebih
tinggi dibandingkan temperatur lingkungan sekitar alat destilasi sehingga
kalor mengalir keluar dari kotak destilator ke lingkungan sekitar. Terdapat
dua jenis kerugian kalor yaitu kerugian kalor akibat kurang baiknya bahan
isolasi atau kurang rapatnya kotak destilasor dan kerugian kalor akibat proses
pengembunan uap air yang secara bersamaan melepaskan kalor ke
lingkungan melalui kaca penutup. Salah satu cara meningkatkan efisiensi
destilasi air tenaga surya adalah dengan memperkecil kerugian kalor pada
(22)
saat pengembunan untuk menguapkan pada tingkat berikutnya. Cara inilah
yang disebut dengan energy recovery.
Energy recovery memerlukan komponen tambahan pada alat destilasi
yaitu berupa kondensor pasif yang umumnya berbentuk kotak dan terletak di
bagian belakang kotak destilator. Penggunaan kondensor pasif pada alat
destilasi menyebabkan sebagian uap air hasil proses penguapan dalam kotak
destilator akan mengalir ke dalam kondensor pasif dan akan terjadi
pengembunan pada dinding pengembun kondensor pasif. Pada saat terjadi
pengembunan terjadi pula pelepasan panas. Panas yang dilepaskan itulah
yang digunakan kembali untuk menguapkan air pada metode kapilaritas.
Dalam hal ini penulis tertarik untuk membahas efisiensi dari alat destilasi
dengan energy recovery menggunakan metode kapilaritas serta
variabel-variabel lainnya yang mempengaruhi efisiensi, di antaranya jumlah massa air
pada alat destilasi (jumlah massa air mempengaruhi temperatur air), jumlah
masa air dalam kondensor pasif, perbandingan volume antara kotak destilator
dengan kondensor pasif terhadap jumlah energi surya yang digunakan untuk
proses penguapan.
1.2 Rumusan Masalah
Destilasi air tenaga surya merupakan salah satu cara untuk menjernihkan
air yang mengandung zat kontaminan sehingga cara ini dapat digunakan
untuk mengatasi masalah akan kekurangan air bersih. Dalam hal ini destilasi
(23)
dihasilkan. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan
efisiensi adalah dengan energy recovery dengan metode kapilaritas. Dengan
adanya hal tersebut, penulis tertarik untuk meneliti beberapa masalah yaitu
1. Mengetahui peningkatan efisiensi destilasi air tenaga surya dengan energy
recovery metode kapilaritas,
2. Mengetahui efisiensi mana yang lebih baik antara destilasi air tenaga
surya dengan kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas
dengan alat destilasi air konvensional,
3. Mengetahui pengaruh variasi ketinggian air maupun variasi penggunaan
pendingin kaca dan reflektor.
1.3 Tujuan
Tujuan yang diperoleh dari penelitian ini adalah
1. Membuat prototipe alat destilasi energi surya dengan menggunakan
energy recovery dengan metode kapilaritas,
2. Menganalisis pengaruh ketinggian air di kotak destilator,
3. Menganalisis pengaruh penggunaan pendingin kaca maupun reflektor
terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi,
4. Menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy
recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional.
1.4 Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah
(24)
2. Hasil penelitian ini diharapkan mendapat dikembangkan untuk membuat
prototipe dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat
diterima dengan baik oleh masyarakat,
3. Memudahkan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih,
4. Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.
1.5 Batasan Masalah
Dalam penelitian yang akan dilakukan, penulis membatasi
masalah-masalah yang akan dibahas yakni
1. Penulis membatasi penelitian khusus alat destilasi surya dengan
memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas,
2. Ketinggian air di dalam bak destilasi divariasikan sebanyak 2 variasi
yakni 1 cm dan 0,5 cm dan menggunakan variasi lain seperti penggunaan
reflektor dan pendingin kaca,
3. Pada alat destilasi konvensional (tanpa menggunakan energy recovery
metode kapilaritas) ketinggian air sama yakni 1 cm dan 0,5 cm tidak
menggunakan reflektor maupun pendingin kaca,
4. Air yang masuk ke dalam kotak destilator tidak mengalami proses
pemanasan terlebih dahulu,
5. Menambahkan satu variasi alat lagi berupa destilasi horizontal sederhana
tanpa kondensor pasif dimana destilasi horizontal sederhana ini dijadikan
sebagai pembanding, sehingga diperoleh hasil pemodelan yang lebih
(25)
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
(26)
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
(27)
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
(28)
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
(29)
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):
(30)
Dengan adalah luas alat destilasi ( ), dt adalah lama waktu pemanasan
(detik), G adalah energi surya yang datang (W/ ), adalah panas laten air (J/(kg) dan adalah massa uap air total (kg). Massa uap air ( ) dapat
diperkirakan dengan persamaan matematis berikut (Arismunandar, 1995):
(6)
⁄ (7)
Dengan quap adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses
penguapan (W/ ), bagian energi surya yang digunakan untuk konveksi (W/m2), 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
Penelitian secara eksperimental destilasi air energi surya menggunakan
energy 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 energy recovery tiga tingkat dengan metode difusi yang dihubungkan dengan pipa panas (heat
pipe) memperkirakan hasil air destilasi sebanyak 21,8 kg/m2.hari dengan
(31)
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 energy recovery metode bak satu tingkat memperkirakan
dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 10,7 kg/m2.hari (Hassan, 1995).
Destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dua tingkat metode bak air menghasilkan efisiensi 62% lebih tinggi jika dibandingkan destilasi 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 di bagian bawah destilator dan posisi destilator miring menghasilkan kenaikan efisiensi yang cukup baik sehingga dapat
(32)
yang miring menyebabkan terjadinya sirkulasi alami udara yang mendorong uap air ke kondensor di bagian 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). 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 energy 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/m2.hari (El-Bahi, 1999). Penelitian secara eksperimental
alat destilasi air energi surya vertikal tanpa energy recovery di Aljasair
(33)
14
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema Alat Penelitian
Alat destilasi air tenaga surya yang dibuat berjumlah 2 alat, seperti yang
ditunjukan pada gambar 3a, gambar 3b dan gambar 4. Terdapat
bagian-bagian penting pada alat destilasi tenaga surya yaitu bak destilator, kondesnor
pasif, dan idikator ketinggian air dalam bak destilator. Karena fungsi dari alat
destilasi konvensional adalah sebagai pembanding, maka ukuran bak
destilator dibuat sama. Bahan yang digunakan untuk membuat bak destilator
adalah kayu dengan ketebalan 2 cm yang dilapisi dengan logam seng dengan
ketebalan 0,03 cm, panjang (P) = 118 cm, lebar (L) = 78 dan tinggi (T) = 6
cm. kondensor pasif juga terbuat dari kayu dengan ketebalan 2 cm yang
dilapisi dengan logam seng dengan ketebalan 0,03 cm, panjang (P) = 118 cm,
lebar (L) = 9 cm, dan tinggi (T) = 100 cm. Untuk pengaturan ketinggian air di
dalam kotak destilator digunakan tempat air minum ayam, dikarenakan
tempat air minum ayam dapat konstan untuk mempertahankan ketinggian air
(34)
Gambar 3a. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy
recovery kondensor pasif.
Gambar 3b. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy
(35)
Terdapat komponen komponen utama alat destilasi air energi surya
menggunakan energy recovery berkondensor pasif seperti terlihat pada
Gambar 3a dan Gambar 3b yaitu (1) bak air, (2) saluran air hasil destilasi, (3)
kaca penutup, (4) kotak destilator, (5) air terkontaminasi, (6) kondensor pasif,
(7) bagian energy recovery, (8) bak air terkontaminasi, (9) dinding
pengembun, (10) saluran uap dari destilator ke kondensor pasif, (11) bahan
porus (kain), (12) saluran air hasil destilasi kondensor pasif, (13) saluran air
yang tidak menguap, (14) rangka pendukung, (15) reflektor.
Gambar 4. Komponen alat destilasi energi surya konvensional standar
Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya
(36)
saluran air hasil destilasi,(3) kaca penutup, (4) kotak destilator, (5) air
terkontaminasi, (6) sumber air terkontaminasi, (7) rangka pendukung
3.2 Variabel yang Divariasikan
Pada penelitian ini terdapat beberapa jenis variasi yang dilakukan
sebagai berikut:
1. Jumlah massa air dalam bak destilator dengan metode kapilaritas dan
dalam bak alat destilasi energi surya konvensional standar,
2. Variasi ketingian air dalam bak destilasi yakni 1 cm dan 0,5 cm,
3. Penggunaan reflektor pada alat destilasi menggunakan energy recovery
metode kapilaritas,
4. Penggunaan pendingin kaca pada alat destilasi menggunakan energy
recovery metode kapilaritas.
3.3 Parameter yang Diukur
Pada penelitian ini beberapa parameter yang diukur diantaranya sebagai
berikut
1. Temperatur air di dalam bak (Tw)
2. Temperatur kaca pada bak (Tc)
3. Temperatur air yang masuk ke dalam bak
4. Temperatur kain pada kondensor pasif
5. Temperatur air pendingin kaca
(37)
7. Kelembapan udara sekitar (RH)
8. Energi Surya yang datang (G)
9. Debit air hasil destilasi pada destilator (md1)
10.Debit air hasil destilasi pada kondensor pasif dan bagian energy recovery
(md2, md3)
11.Lama waktu pengambilan data (t)
3.4 Langkah Penelitian
Langkah penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut
1.Pada penelitian ini diawali dengan pembuatan alat seperti pada gambar 3a,
gambar 3b dan gambar 4,
2.Kedua alat tersebut dijemur di bawah sinar matahari secara langsung,
3.Pengambilan data dilakukan dengan 2 (dua) cara, yaitu minggu pertama
pengambilan data dilakukan secara manual dan minggu kedua pengambilan
data dilakukan dengan bantuan sensor,
4.Pada saat pengambilan data dengan cara manual, setiap 2 jam alat dicek
dan dicatat data pertambahan debit hasil destilasi. Pencatatan debit hasil
destilasi dilakukan selama 10 jam, mulai dari jam 07:00 sampai jam 17:00
untuk setiap variasinya. Setiap variasi membutuhkan waktu 1 hari untuk
pengambilan data,
5.Data yang dicatat saat pengambilan data secara manual adalah debit air
(38)
6.Pada saat pengambilan data dengan menggunakan sensor, data dicatat oleh
sensor kurang lebih setiap 11 detik sekali selama 10 jam, dimulai dari jam
07:00 sampai jam 17:00 untuk setiap variasinya,
7.Data yang dicatat saat pengambilan data dengan menggunakan sensor
adalah temperatur udara sekitar, temperatur air yang masuk ke dalam bak
destilasi, temperatur air di dalam bak destilasi, tempetarur air pendingin
kaca, temperatur kaca pada bak destilasi, kelembapan udara sekitar, debit
air hasil destilasi dan lama waktu pencatatan data,
8.Sebelum melanjutkan pengambilan data pada hari berikutnya dengan
variasi yang berbeda, kondisi alat destilasi harus diperiksa untuk
memastikan kesiapan alat termasuk memastikan ketinggian air saat awal
pengambilan data. Hal ini dilakukan agar meminimalisir masalah-masalah
yang akan terjadi yang membuat terjadinya kegagalan saat pengambilan
data..
3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data
1.Pyranometer
Pyranometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya
pengaruh radiasi cahaya matahari dengan satuan dan juga alat ini berfungsi untuk mengkalibrasi radiasi cahaya matahari yang diterima oleh
solarmeter agar hasil data yang didapat oleh solarmeter sama dengan hasil
data yang didapat piranometer.
(39)
Solarmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur intensitas
cahaya matahari yang datang.
3.Hygrometer
Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelembapan
udara disekitar alat destilasi dan untuk mengkalibrasi data yang didapat
oleh alat destilasi.
4.Dallas Semiconductor Temperature Sensor (TDS)
Dallas semiconductor temperature sensor (TDS) merupakan alat yang
digunakan untuk mengukur temperatur pada alat destilasi.
5.Microcontroller Arduino
Microcontroller arduino merupakan aplikasi softwere yang digunakan
untuk membantu dan memudahkan pembacaan data hasil penelitian
destilasi energi surya.
6.E-Tape
E-Tape merupakan alat yang digunakan untuk membaca dan mengetahui
ketinggian air hasil destilasi.
3.7 Analisis Data
Pengolahan dan analisis data diawali dengan melakukan perhitungan
pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan
(1) sampai dengan (7). Analisis akan dilakukan dengan membuat grafik
(40)
21
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Berikut ini adalah data hasil penelitian dari alat destilasi air tenaga surya
menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas yang divariasikan
menjadi 5 variasi, yaitu
1. Ketinggian air dalam bak 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan
menggunakan reflektor.
2. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca
dan menggunakan Reflektor.
3. Ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan
pendingin kaca.
4. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, hanya menggunakan reflektor.
5. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin
kaca dan tidak menggunakan reflektor.
Secara lengkap data hasil dari penelitian tersebut dapat dilihat secara
berurutan pada tabel 1 sampai dengan tabel 10 dengan
Tc = Temperatur kaca penutup alat destilasi energi surya.
Tw = Temperatur air di dalam bak dan di dalam kondensor pasif alat
destilasi energi surya.
Pc = Tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup alat
(41)
Pw = Tekanan parsial uap air pada temperatur air di dalam bak dan di
dalam kondensor pasif alat destilasi energi surya.
= Massa air hasil destilasi.
Hfg = Panas laten air.
= Massa uap air total.
= Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan. = Bagian energi surya yang digunakan untuk konveksi.
G = Rata-rata energi surya yang ditangkap oleh alat destilasi air
(42)
2
3
Tabel 1. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, dan hanya menggunakan pendingin kaca pada hari pertama
Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 24 Oktober 2015 jam
ke-
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 32.93 33.80 365.89 3213.8 3570.35 2421.11 0.0008 0.006 0.009 0.00 0.17 0.00 2 41.77 39.79 522.94 7805.6 6589.83 2406.74 0.0026 0.026 0.042 0.01 5.77 1.78 3 51.23 45.15 667.07 15074.0 10122.68 2393.80 0.0124 0.164 0.259 0.20 28.07 22.15 4 55.22 48.72 782.23 18861.9 12905.34 2385.15 0.0138 0.206 0.328 0.29 30.16 26.72 5 57.28 51.24 839.11 20999.1 15081.67 2379.02 0.0127 0.203 0.323 0.60 27.68 51.74 6 58.93 52.72 820.26 22787.6 16441.57 2375.41 0.0134 0.222 0.354 0.76 30.94 66.05 7 54.76 49.81 540.32 18406.7 13828.11 2382.49 0.0096 0.145 0.231 0.52 30.74 69.29 8 52.09 49.31 506.06 15848.6 13401.70 2383.71 0.0044 0.063 0.101 0.36 14.33 51.46 9 45.75 40.01 277.81 10568.3 6720.33 2406.21 0.0111 0.121 0.190 0.24 49.61 62.69 10 39.51 34.89 102.75 6430.4 4047.41 2418.50 0.0080 0.067 0.105 0.11 74.29 81.21
(43)
2
4
Tabel 2. Data pada Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor pada hari kedua
jam ke-
Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 25 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 31.23 37.60 381.07 2574.8 5376.10 2411.99 0.012 0.085857 0.13482 0.00 25.75 0.00
2 47.56 45.37 587.00 11960.2 10283.30 2393.27 0.003 0.039068 0.06183 0.00 7.61 0.17
3 59.12 50.70 751.30 22993.6 14603.40 2380.33 0.020 0.322544 0.51322 0.58 49.07 55.24
4 64.05 54.65 839.27 28807.4 18301.32 2370.69 0.024 0.430560 0.68788 0.82 58.64 69.53
5 64.73 55.12 777.17 29660.3 18770.58 2369.54 0.024 0.451103 0.72105 0.66 66.35 60.29
6 61.12 52.23 638.32 25269.3 15984.69 2376.60 0.022 0.367386 0.58549 0.33 65.79 37.45
7 63.37 56.82 747.40 27964.2 20511.82 2365.39 0.015 0.272562 0.43643 0.25 41.69 24.27 8 59.43 52.55 555.37 23335.6 16279.99 2375.83 0.015 0.255537 0.40737 0.69 52.60 89.21
9 53.09 44.10 314.05 16788.9 9365.52 2396.35 0.021 0.280153 0.44279 0.58 101.97 134.10
10 46.61 39.24 139.21 11218.7 6272.55 2408.06 0.015 0.168347 0.26478 0.25 138.23 131.57
(44)
2
5
Tabel 3. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan reflektor hari ketiga
jam ke-
Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 26 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 31.35 29.80 370.35 2617.3 2098.05 2430.64 0.002 0.009624 0.01500 0.00 2.97 0.00 2 47.50 43.15 569.99 11917.0 8715.63 2398.63 0.008 0.092993 0.14684 0.00 18.65 0.06 3 59.95 54.95 718.88 23930.2 18593.14 2369.98 0.010 0.175732 0.28084 0.27 27.94 27.35 4 65.65 60.13 823.43 30827.8 24128.58 2357.27 0.012 0.235689 0.37869 0.61 32.72 52.49 5 66.99 61.12 840.54 32591.2 25267.55 2354.84 0.013 0.264993 0.42621 0.55 36.04 46.71 6 65.82 61.41 738.81 31051.7 25608.78 2354.12 0.009 0.178692 0.28749 0.63 27.65 60.41 7 61.87 56.58 573.58 26151.8 20255.58 2365.99 0.011 0.199944 0.32007 0.59 39.85 73.10 8 58.19 54.08 467.38 21977.0 17735.45 2372.10 0.008 0.129836 0.20731 0.50 31.75 77.26 9 51.73 44.05 248.98 15519.5 9336.15 2396.45 0.017 0.220416 0.34836 0.38 101.19 111.35 10 47.23 39.93 178.93 11701.0 6674.46 2406.40 0.015 0.171272 0.26957 0.05 109.41 20.46
(45)
2
6
Tabel 4. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari keempat
jam ke-
Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 28 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 31.68 30.27 355.16 2737.2 2250.36 2429.51 0.002 0.008765 0.01366 0.00 2.82 0.00 2 44.15 40.30 578.74 9404.2 6894.26 2405.51 0.006 0.068566 0.10796 0.01 13.54 1.52 3 52.18 48.74 694.76 15935.3 12921.82 2385.10 0.006 0.083800 0.13307 0.26 13.79 26.74 4 58.32 53.72 841.37 22114.9 17386.15 2372.98 0.009 0.150084 0.23955 0.51 20.39 43.09 5 57.51 54.10 755.70 21240.1 17753.02 2372.06 0.006 0.100121 0.15986 0.54 15.14 50.81 6 57.79 55.08 776.27 21539.1 18721.55 2369.66 0.004 0.075269 0.12030 0.46 11.08 42.63 7 55.54 53.80 637.19 19190.8 17463.57 2372.79 0.002 0.039397 0.06289 0.51 7.07 57.61 8 50.51 46.36 429.43 14433.2 11023.85 2390.88 0.007 0.099583 0.15775 0.43 26.51 72.37 9 43.73 36.45 194.76 9108.4 4786.81 2414.76 0.015 0.143639 0.22530 0.10 84.30 36.11 10 39.29 33.09 99.39 6299.4 3277.04 2422.80 0.012 0.092649 0.14484 0.08 106.56 55.83
(46)
2
7
Tabel 5. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor pada hari kelima
jam ke-
Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 29 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 29.67 29.46 317.58 2057.7 1992.39 2431.46 0.000 0.000620 0.00097 0.00 0.22 0.00 2 38.53 38.90 536.58 5875.3 6082.94 2408.87 0.000 0.002545 0.00400 0.01 0.54 1.35 3 49.06 50.11 735.54 13185.0 14084.58 2381.77 0.001 0.016819 0.02675 0.26 2.61 25.59 4 55.61 54.30 838.35 19264.5 17957.08 2371.55 0.002 0.027166 0.04339 0.44 3.70 37.33 5 55.74 52.84 725.61 19397.6 16555.02 2375.11 0.005 0.076574 0.12211 0.56 12.06 55.46 6 55.00 51.54 733.56 18650.4 15353.16 2378.28 0.006 0.093574 0.14902 0.53 14.58 51.83 7 49.20 44.73 314.16 13306.3 9813.66 2394.83 0.008 0.103538 0.16375 0.45 37.67 104.21 8 44.44 40.28 191.15 9611.2 6882.29 2405.56 0.007 0.076572 0.12056 0.11 45.79 43.44 9 41.28 38.06 164.01 7496.9 5617.03 2410.90 0.005 0.047577 0.07474 0.02 33.16 8.87 10 38.62 34.61 82.30 5922.2 3924.76 2419.15 0.007 0.053114 0.08316 0.05 73.77 47.77
(47)
2
8
Tabel 6. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari pertama
jam ke-
Konvensional 24 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 34.78 30.56 365.89 3999.9 2344.70 2428.83 0.007 0.043516 0.06450 0.00 12.92 0.00 2 41.40 42.06 522.94 7568.9 7992.68 2401.26 0.001 0.006433 0.00964 0.03 1.34 4.55 3 48.92 56.01 667.07 13070.6 19664.47 2367.39 0.016 0.237933 0.36182 0.07 38.75 7.84 4 55.34 66.72 782.23 18990.7 32225.20 2341.01 0.031 0.593884 0.91327 0.20 82.49 18.49 5 58.58 68.81 839.11 22401.5 35047.44 2335.82 0.028 0.556960 0.85840 0.29 72.12 24.35 6 56.97 67.63 820.26 20670.4 33439.33 2338.76 0.029 0.565077 0.86981 0.19 74.85 15.95 7 53.77 66.40 540.32 17441.8 31802.68 2341.81 0.036 0.663700 1.02029 0.45 133.46 58.80 8 50.22 64.02 506.06 14177.0 28767.36 2347.69 0.040 0.681685 1.04531 0.20 146.35 28.18 9 43.13 57.22 277.81 8701.2 20927.59 2364.42 0.039 0.548603 0.83529 0.39 214.56 99.33 10 37.84 49.58 102.75 5502.1 13624.88 2383.07 0.029 0.327348 0.49451 0.19 346.14 133.22
(48)
2
9
jam ke-
Konvensional 25 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 35.05 29.01 381.07 4119.3 1858.80 2432.52 0.011 0.066592 0.09855 0.00 18.99 0.00 2 42.89 44.74 587.00 8539.4 9821.22 2394.81 0.002 0.027765 0.04174 0.00 5.14 0.01 3 51.34 61.86 751.30 15172.5 26145.79 2353.00 0.027 0.465494 0.71219 0.06 67.32 6.14 4 54.67 66.52 839.27 18315.0 31967.99 2341.50 0.033 0.619636 0.95268 0.26 80.22 21.70 5 53.94 64.18 777.17 17606.4 28964.75 2347.29 0.027 0.485169 0.74409 0.20 67.83 18.52 6 49.70 60.86 638.32 13732.4 24969.95 2355.47 0.029 0.482105 0.73683 0.27 82.06 30.10 7 54.58 67.85 747.40 18229.4 33729.58 2338.22 0.039 0.734268 1.13050 0.22 106.74 20.90 8 49.68 63.23 555.37 13713.9 27796.88 2349.63 0.039 0.650953 0.99736 0.31 127.35 39.57 9 45.61 57.75 314.05 10459.2 21492.04 2363.12 0.032 0.475376 0.72419 0.43 164.46 98.09 10 40.04 51.25 139.21 6737.4 15091.17 2378.99 0.028 0.336083 0.50858 0.27 262.30 136.96
(49)
3
0
Tabel 8. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari ketiga
jam ke-
Konvensional 26 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 34.55 33.04 370.35 3896.7 3259.15 2422.91 0.002 0.012004 0.01784 0.00 3.52 0.00 2 44.04 47.76 569.99 9325.2 12119.89 2387.49 0.006 0.077645 0.11708 0.00 14.80 0.19 3 52.23 65.10 718.88 15980.9 30133.95 2345.01 0.036 0.652377 1.00151 0.06 98.60 5.94 4 54.53 66.98 823.43 18181.0 32576.26 2340.36 0.035 0.665175 1.02319 0.27 87.77 22.90 5 55.14 72.22 840.54 18784.6 39890.45 2327.35 0.055 1.110039 1.71703 0.33 143.48 27.45 6 54.98 70.79 738.81 18629.5 37817.96 2330.91 0.049 0.976910 1.50880 0.40 143.66 38.51 7 52.40 68.15 573.58 16138.1 34137.98 2337.47 0.048 0.899226 1.38492 0.43 170.33 53.43 8 50.07 64.64 467.38 14049.3 29539.87 2346.16 0.043 0.738485 1.13315 0.41 171.67 61.41 9 43.66 57.53 248.98 9059.6 21261.88 2363.65 0.038 0.546290 0.83204 0.32 238.38 91.62 10 37.68 50.00 178.93 5415.8 13985.92 2382.05 0.031 0.351436 0.53113 0.14 213.39 56.73
(50)
3
1
Tabel 9. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari keempat
jam ke-
Konvensional 28 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 36.08 34.20 355.16 4607.7 3743.52 2420.14 0.002 0.017690 0.02631 0.00 5.41 0.00 2 44.88 47.44 578.74 9922.1 11865.84 2388.26 0.004 0.047754 0.07198 0.01 8.96 0.63 3 49.59 56.91 694.76 13640.6 20608.11 2365.16 0.016 0.255518 0.38892 0.12 39.96 12.24 4 55.86 67.42 841.37 19517.6 33150.55 2339.29 0.032 0.617532 0.95034 0.19 79.74 16.26 5 57.42 71.75 755.70 21149.1 39196.16 2328.54 0.044 0.897981 1.38831 0.30 129.10 27.90 6 57.01 71.31 776.27 20712.3 38572.01 2329.61 0.044 0.885751 1.36877 0.37 123.97 33.09 7 56.15 70.00 637.19 19813.5 36693.72 2332.88 0.041 0.821782 1.26814 0.36 140.12 39.91 8 49.84 65.17 429.43 13852.5 30220.77 2344.84 0.046 0.795083 1.22068 0.48 201.16 79.88 9 40.30 55.53 194.76 6890.6 19183.57 2368.54 0.043 0.557867 0.84792 0.32 311.21 117.13 10 35.73 47.44 99.39 4438.5 11867.39 2388.26 0.029 0.294644 0.44414 0.17 322.10 122.56
(51)
3
2
Tabel 10. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm pada hari kelima
jam ke-
Konvensional 29 Oktober 2015
TC TW G Pc Pw hfg qkonv quap mg md η teoritis η aktual
(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) (kg) (%) (%)
1 34.95 33.41 317.58 4077.0 3406.69 2422.04 0.002 0.012765 0.01897 0.00 4.37 0.00 2 41.06 45.85 536.58 7357.5 10641.88 2392.10 0.009 0.097700 0.14703 0.00 19.78 0.01 3 49.17 62.72 735.54 13285.2 27174.55 2350.89 0.038 0.639706 0.97961 0.08 94.49 7.93 4 49.25 66.03 838.35 13346.8 31330.39 2342.71 0.052 0.902288 1.38653 0.19 116.93 16.21 5 46.87 69.55 725.61 11415.8 36071.99 2333.99 0.078 1.380260 2.12895 0.35 206.67 33.57 6 46.60 72.12 733.56 11207.5 39738.51 2327.61 0.092 1.678917 2.59670 0.39 248.67 37.20 7 42.87 63.92 314.16 8526.7 28639.19 2347.94 0.068 1.060306 1.62572 0.51 366.70 114.59 8 39.79 56.19 191.15 6591.6 19850.76 2366.94 0.047 0.617325 0.93892 0.26 350.89 97.48 9 38.38 50.60 164.01 5790.5 14508.93 2380.59 0.031 0.358204 0.54169 0.14 237.30 59.85 10 34.96 46.02 82.30 4082.1 10770.11 2391.69 0.026 0.258127 0.38854 0.04 340.78 37.83
(52)
4.2 Hasil Penelitian
Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian pada jam ke-5 hari
pertama pada alat destilasi air energi surya.
1. Perhitungan hasil data alat destilasi energi surya menggunakan energy
recovery metode kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak
destilator 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca (tabel 1).
Menghitung pada destilator, diketahui:
Tc pada jam kelima = 57,28 oC = 330,28 K Tw pada jam kelima = 51,24 oC = 324,24 K Pc pada jam kelima = 20999,1 Pa
Pw pada jam kelima = 15081,67 Pa
pada jam kelima = 0,60471 kg
pada jam kelima = 2379,02 kJ/kg
G pada jam kelima = 839,11 watt /m2 Ac pada alat destilasi = 0,9204 m2 Volume destilator = 1,932 m3 Volume kondensor pasif = 1,062 m3
Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi (pers. 7) :
[ ] ⁄
(
⁄
(
(53)
Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.6) :
0,2031 ⁄
Massa uap air pada jam kelima pada kotak destilator dapat dihitung
dengan persamaan:
0,307 ⁄
Massa uap air pada jam kelima pada kondensor pasif (pers. 1) :
=
= 0.01622 ⁄
Massa uap air total pada jam kelima dapat dihitung pengan persamaan:
=
=
(54)
Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya
menggunakan energy recovery metode kapilaritas (pers. 5) :
∫
∫
51,74 %
Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya
menggunakan energy recovery metode kapilaritas disajikan selengkapnya
pada tabel 1 sampai tabel 5.
2. Perhitungan hasil data alat destilasi energi surya konvensional dengan
variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm (Tabel 6).
Diketahui:
Tc pada jam kelima = 58,58 oC = 331,58 K Tw pada jam kelima = 68,81 oC = 341,81 K Pc pada jam kelima = 22401,5 Pa
Pw pada jam kelima = 35047,44 Pa
pada jam kelima = 0,29 kg
(55)
G pada jam kelima = 839,11 watt / Ac pada alat destilasi = 0,9204 m2
Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi (pers. 7) :
[ ] ⁄
(
⁄
(
0,028 ⁄
Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.6) :
0.5569 ⁄
Massa uap air pada jam kelima pada alat destilasi dapat dihitung dengan
persamaan:
0,8584 ⁄
Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya
(56)
∫
∫
24,35 %
Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya
konvensional disajikan selengkapnya pada tabel 6 sampai tabel 10.
4.3 Pembahasan
Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan
antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan dibagi dengan
luasan alat destilasi air energi surya dikalikan dengan radiasi surya yang
datang selama waktu tertentu. Efisiensi aktual adalah efisiensi yang
didapatkan dari perbandingan antara massa air hasil destilasi dalam proses
penguapan dikalikan dengan panas laten air kemudian dibagi dengan luasan
bak destilator dikalikan dengan jumlah radiasi surya yang datang selama
waktu tertentu. Hasil dari efisiensi semua variasi dan efisiensi masing masing
alat destilasi akan dilakukan pembahasan dari gambar 5 sampai dengan
(57)
Gambar 5. Grafik efisiensi teoritis rata-rata pada alat destilasi air energi surya
menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat
destilasi konvensional.
Pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode
kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 dan hanya
menggunakan pendingin kaca menghasilkan efisiensi teoritis rata-rata
sebesar 28,72 % dengan energi surya yang datang sebesar 542.44 watt/ .
Pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak destilator
0,5 menghasilkan efisiensi teoritis lebih tinggi dari pada alat destilasi energi
surya menggunakan energy recovery yaitu sebesar 94,65 %. Pada variasi
kedua, ketiga, keempat, dan kelimapun terjadi hal yang sama, dimana
efisiensi teoritis rata-rata alat destilasi konvensional lebih tinggi dari pada alat
destilasi energi surya menggunakan energy recovery. Faktor yang
mempengaruhi tinggi rendahnya efisiensi teoritis adalah energi surya yang
0 100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca G w a tt /m 2 η T e o ri ti s (% )
(58)
datang pada saat pengambilan data dan massa uap air. Penyebab lebih
rendahnya alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery
dikarenakan massa uap air yang bekerja terbagi ke dalam dua bagian, yaitu
massa uap air pada bagian bak destilator dan sebagian uap air mengalir ke
dalam kondensor pasif. Pada alat destilasi konvensional massa uap air hanya
bekerja pada bak destilator sehingga massa uap air tinggi dan mengakibatkan
efisiensi teoritis tinggi. Pada alat destilasi konvensional sedikit terjadi
masalah dimana ketinggian air dalam bak destilasi seringkali berubah-ubah
(tidak setabil). Hal ini jugalah yang mempengaruhi tingginya efisiensi teoritis
pada alat destilasi konvensional dibandingkan dengan alat destilasi
menggunakan energy recovery.
Pada grafik (Gambar 5) menunjukkan bahwa rata-rata efisiensi teoritis
paling besar pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery
metode kapilaritas terjadi pada variasi kedua yaitu saat variasi ketinggian air
dalam bak destilator 0.5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak
menggunakan reflektor yaitu sebesar 53,36 % dengan energi surya yang
datang sebesar 573,016 watt/ . Faktor utama yang mempengaruhi tingginya
efisiensi teoritis tersebut adalah energi surya yang datang paling besar dari
pada saat variasi lain dilakukan penelitian. Faktor lain adalah ketinggian air
dalam bak destilator dimana dapat dilihat pada variasi kelima saat ketinggian
air 1 cm, efisiensi teoritis yang dihasilkan sangatlah rendah yaitu sebesar
(59)
ketinggian air 0,5 cm yaitu sebesar: variasi pertama 28,72 %, variasi kedua
53,36 %, variasi ketiga 34,74 %, variasi keempat 18,34 %.
Pada alat destilasi konvensional sebenarnya hanya memiliki dua variasi
ketinggian air dalam bak yaitu 0,5 cm dan 1 cm, pada variasi pertama sampai
keempat memiliki variasi ketinggian air dalam bak yang sama yaitu 0,5 cm
dan pada variasi kelima ketinggian air dalam bak 1 cm. tujuan utama
dilakukan penelitian alat destilasi konvensional adalah dijadikan pembanding.
Sehingga ketinggian air dalam bak alat destilasi konvensional mengikuti
ketinggian air dalam bak alat destilasi menggunakan energy recovery. Pada
alat destilasi konvensional variasi pertama sampai keempat memiliki variasi
ketinggian air yang sama yaitu 0.5 cm namun efisiensi teoritis yang
dihasilkan berbeda-beda. Efisiensi teoritis terendah saat variasi kedua yaitu
sebesar 92,05 % dengan energi surya yang datang sebesar 573,01 watt/
dan efisiensi teoritis tertinggi pada saat variasi ketiga yaitu sebesar 132,43 %
dengan energi surya yang datang sebesar 553,088 watt/ . Efisiensi teoritis
tertinggi pada saat variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm masih kalah tinggi
dengan efisiensi teoritis saat ketinggian air dalam bak 1 cm yaitu sebesar
183,67% dengan energi surya yang datang sebesar 463,882 watt/ .
Efisiensi mencapai lebih dari 100 % dikarenakan bak air destilator kering
sehingga menyebabkan temperatur tinggi. Temperatur tinggi menyebabkan
tekanan parsial uap air pada temperatur kaca dan tekanan parsial uap air pada
temperatur air tinggi karena sifat dalam mencari tekanan parsial adalah
(60)
Perbedaan hasil efisiensi teoritis dengan variasi ketinggian air yang sama
dan lebih tingginya efisiensi teoritis pada saat ketinggian air dalam bak 1 cm
dari pada saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm disebabkan oleh perbedaan
energi surya yang datang saat pengambilan data. Faktor lain yang sangat
mempengaruhi efisiensi teoritis alat destilasi konvensional adalah terjadinya
ketidakstabilan ketinggian air dalam bak destilasi yaitu seringkali air di dalam
bak destilasi mengalami kenaikan ataupun penurunan ketinggian dan harus di
atur kebali agar ketinggian air sesuai dengan yang diinginkan. Hal inilah yang
mempengaruhi besarnya efisiensi teoritis pada variasi kelima. Walaupun
energi surya yang datang itu rendah, ketidakstabilan ketinggian air dalam bak
destilasi itulah yang berpengaruh besar terjadinya efisiensi yang tinggi.
Gambar 6. Grafik efisiensi aktual rata-rata pada alat destilasi air energi surya
menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat
destilasi konvensional. 0 100 200 300 400 500 600 700 0 10 20 30 40 50 60 ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca G w a tt /m 2 η a kt u a l (% )
(61)
Pada gambar 6 menunjukan rata-rata efisiensi aktual pada alat destilasi
energi surya menggunakan energy recovery maupun efisiensi aktual alat
destilasi konvensional dengan kelima variasinya. Pada alat destilasi energi
surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan variasi
ketinggian air dalam bak destilator 0,5 dan hanya menggunakan pendingin
kaca menghasilkan efisiensi aktual rata-rata sebesar 41,30 % dengan energi
surya yang datang sebesar 542.44 watt/ Pada alat destilasi konvensional
dengan ketinggian air dalam bak destilator 0,5 menghasilkan efisiensi aktual
lebih rendah dari pada alat destilasi energi surya menggunakan energy
recovery yaitu sebesar 29,44 %. Pada variasi kedua, ketiga, keempat, dan
kelimapun terjadi hal yang sama, dimana efisiensi aktual rata-rata pada alat
destilasi menggunakan energy recovery lebih tinggi dari pada alat destilasi
kovensional. Salah satu faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya efisiensi
aktual dipengaruhi energi surya yang datang. Semakin besar energi surya
yang datang saat pengambilan data, semakin tinggi hasil air yang terdestilasi
sehingga efisiensi aktual semakin tinggi pula. Rata-rata efisiensi aktual alat
destilasi menggunakan energy recovery lebih tinggi dari pada alat destilasi
konvensional dikarenakan debit air hasil destilasi yang dihasilkan oleh alat
destilasi energy recovery lebih banyak dari pada konvensional. Efisiensi
aktual sangat bergantung dari jumlah debit yang dihasilkan.
Pada gambar 6 juga menunjukan rata-rata efisiensi aktual terbesar dari
kelima variasi pada alat destilasi menggunakan energy recovery adalah pada
(62)
0.5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor.
Variasi tersebut menghasilkan efisiesnsi sebesar 52,19 % dengan energi surya
yang datang sebesar 573,016 watt/ . Paling rendah ditunjukan saat variasi
kelima yaitu sebesar 38,01 % dengan energi surya yang datang sebesar
463,88 watt/ Faktor utama yang mempengaruhi tingginya efisiensi aktual
tersebut adalah energi surya yang datang pada saat dilakukannya penelitian
variasi kedua paling besar dari pada saat variasi lain. Faktor lain adalah
ketinggian air dalam bak destilator dimana dapat dilihat pada variasi kelima
saat ketinggian air 1 cm, efisiensi aktual yang dihasilkan sangatlah rendah.
Pada alat destilasi konvensional yang memiliki variasi ketinggian air
yang sama dari variasi pertama sampai keempat yaitu 0,5 cm dan pada variasi
kelima ketinggian air dalam bak 1 cm. Dapat dilihat pada alat destilasi
konvensional variasi pertama sampai keempat memiliki variasi ketinggian air
yang sama yaitu 0.5 cm namun efisiensi aktual yang dihasilkan berbeda-beda.
Pada saat dilakukan penelitian variasi kedua, energi surya yang datang adalah
paling besar dari pada saat dilakukan penelitian variasi yang lainnya, namun
efisiensi aktual rata-rata yang diperoleh alat destilasi variasi kedua
menunjukan paling rendah dari pada variasi lainnya. Hal ini menunjukan
bahwa bukan hanya faktor energi surya yang datang yang mempengaruhi
efisiensi aktual, tetapi ketinggian air dalam bak dan masalah pada alat
destilasi konvensional itu sendiri yaitu ketidakstabilannya air di dalam bak
(63)
Gambar 7. Grafik (hasil air yang terdestilasi) dari kelima variasi selama
10 jam pengambilan data pada alat destilasi air energi surya
menggunakan energy recovery metode kapilaritas.
Pada gambar 7 menunjukan hasil air yang diperoleh dari alat destilasi
energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. Air yang
terdestilasi pada saat variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan hanya
menggunakan pendingin kaca adalah 3,11 kg dengan rata-rata energi surya
yang datang sebesar 542,44 watt/ . Pada saat variasi ketinggian air dalam
bak 0,5 cm, tanpa menggunakan pendingin kaca dan tanpa menggunakan
reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 4,16 kg dengan rata-rata energi
surya yang datang sebesar 573,01 watt/ Pada saat variasi ketinggian air
dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan reflektor menghasilkan air
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 m ass a (kg) variasi
ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor
ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca
(64)
destilasi sebesar 3,59 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar
553,08 watt/ Pada variasi selanjutnya yaitu saat ketinggian air dalam bak
0,5 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor
menghasilkan air destilasi sebesar 2,89 kg dengan rata-rata energi surya yang
datang sebesar 534,27 watt/ dan ketika variasi ketinggian air dalam bak 1 cm, mengguakan pendingin kaca dan menggunakan refektor menghasilkan
air destilasi sebesar 2,44 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar
463,88 watt/
Dari kelima variasi yang telah dilakukan penelitian, variasi ketinggian air
dalam bak 0,5 cm tanpa menggunakan pendingin kaca dan tanpa
menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi paling tinggi dari pada
variasi yang lainnya, dikarenakan pada saat variasi kedua dilakukan
penelitian pada saat itu rata-rata energi surya yang datang paling tinggi dari
pada saat variasi yang lainnya dilakukan penelitian. Efisiensi air yang
terdestilasi setiap satu kilogramnya juga menunjukan bahwa variasi kedua
paling tinggi karena setiap satu kilogramnya hanya menggunakan energi
(65)
Gambar 8. Grafik perbandingan antara (massa air yang terdestilasi) pada
alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery
metode kapilaritas dengan ( massa air yang terdestilasi) pada
alat destilasi konvensional selama 10 jam pengambilan data.
Pada gambar 8 menunjukan perbandingan hasil air yang diperoleh
selama 10 jam antara alat destilasi menggunakan energy recovery metode
kapilaritas dengan alat destilasi konvensional. Pada alat destilasi
menggunakan energy recovery saat variasi pertama yaitu ketinggian air
dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca, air yang
terdestilasi sebesar 3,11 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional
dengan variasi ketinggian air 0,5 cm menghasilkan air destilasi lebih rendah
yaitu sebesar 2,01 kg. Pada variasi kedua pada alat destilasi menggunakan
energy recovery dengan ketingian air dalam bak 0,5 cm, tidak menggunakan
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca
ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca md ( kg )
(66)
pendingin kaca maupun reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 4,16 kg.
Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak
0,5 cm hanya sebesar 2,03 kg. Saat variasi ketiga pada alat destilasi
menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, dan
hanya menggunakan reflektor, menghasilkan air destilasi sebesar 3,59 kg.
Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak
0,5 menghasilkan air destilasi sebesar 2,36 kg. Variasi keempat pada alat
destilasi menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak 0,5
cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor menghasilkan
air destilasi sebesar 2,89 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional
dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menghasilkan air destilasi sebesar
2,32 kg. Variasi kelima pada alat destilasi menggunakan energy recovery
dengan ketinggian air dalam bak sebesar 1 cm, menggunakan pendingin kaca
dan menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 2,44 kg.
Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak
1 cm hanya mampu menghasilkan air destilasi sebesar 1,96 kg. Perbandingan
hasil air yang diperoleh selama 10 jam alat bekerja antara alat destilasi
menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi
konvensional dari semua variasi menunjukan bahwa alat destilasi
menggunakan energy recovery menghasilkan air destilasi lebih tinggi dari
(67)
Gambar 9. Grafik perbandingan antara massa uap air destilasi ( ) dengan
massa air yang terdestilasi (
Pada gambar 9 menunjukan perbandingan antara masa uap air destilasi
dengan massa air yang terdestilasi pada alat destilasi air energi surya
menggunakan energy recovery. Variasi pertama saat ketinggian air dalam bak
0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca, masa uap air yang
dihasilkan sebesar 1,94 ⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar
3,11 kg. Pada variasi kedua saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm, tidak
menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor, masa uap air
yang dihasilkan sebesar 4,25
⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar 4,16 kg. Pada variasi ketiga saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan
hanya menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 2,68
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca
ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca m a ss a ( kg )
(68)
⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar 3,59 kg. Variasi keempat memiliki ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menggunakan pendinggin kaca
dan menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 1,36
⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar 2,89 kg. Pada variasi kelima dengan ketinggian air dalam bak 1 cm, menggunakan pendingin kaca
dan menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 0,78
⁄ dan massa air hasil destilasi sebesar 2,44 kg.
Gambar 10. Letak , dan
pada alat destilasi air menggunakan energy
recovery metode kapilaritas. (Gusti I Ketut Puja, 2014)
Dari semua variasi yang telah dilakukan penelitian, menunjukan bahwa
semua variasi (kecuali variasi kedua) menghasilkan massa air hasil destilasi
( lebih besar dari pada masa uap air ( ). Hal ini disebabkan jumlah
(69)
Sehingga massa uap air yang ada pada tabel 1 sampai tabel 5 dan pada
gambar 9 hanya menunjukan jumlah masa uap air pada destilator ditambah
(1)
34 0.05318 2420.5
36 0.0594 2415.8
38 0.06624 2411
40 0.07375 2406.2
42 0.08198 2401.4
44 0.091 2396.6
46 0.1009 2391.8
48 0.1116 2387
50 0.1233 2382.1
55 0.1574 2370.1
60 0.1992 2357.9
65 0.2501 2345.7
70 0.3116 2333.3
75 0.3855 2320.8
80 0.4736 2308.3
85 0.578 2295.6
90 0.7011 2282.8
95 0.8453 2269.8
100 1.01325 2256.7
(2)
56
Lampiran 2
Gambar L.1 Alat destilasi Konvensional
Gambar L.2 Alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(3)
Gambar L.3 Alat destilasi bagian energy recovery dan kapilaritas kain
(4)
58
Gambar L.5 Penampung air terkontaminasi
Gambar L.6 Penunjuk ketingian air dalam bak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(5)
Gambar L.7 Penampung air hasil destilasi
(6)
60
Gambar L.9 Sensor yang digunakan