Destilasi air energi surya berkondensor pasif dengan heat recovery menggunakan efek kapilaritas dua tingkat.

INTISARI

Air bersih merupakan kebutuhan sehari-hari masyarakat terutama untuk air minum. Di Indonesia sumber air yang ada sering telah terkontaminasi oleh zat-zat berbahaya jika dikonsumsi. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk dapat memisahkan air dari zat yang mengkontaminasinya adalah dengan membuat alat destilasi air energi surya. Permasalahan yang ada pada alat destilasi air energi surya saat ini adalah masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Energy recovery dengan metode kapilaritas adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi dari alat destilasi air energi surya. Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat destilasi energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dengan metode kapilaritas, menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dengan metode kapilaritas secara teoritis dan aktual, menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi, menganalisis perbandingan efisiensi relatif secara eksperimen antara destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas dengan destilasi air energi surya konvensional (tanpa energy recovery dan kondensor pasif), menganalisis perbandingan efisiensi antara destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas satu tingkat. Ketinggian air dalam bak destilasi yang divariasikan 12 mm, 17 mm, dan 29 mm. Dari penelitian yang dilakukan pada variasi ketinggian air 12 mm dihasilkan efisiensi teoritis alat destilasi dengan kondensor dan energy recovery dua tingkat sebesar 25,61%, efisiensi aktual sebesar 32,79% dan hasil air 1,40kg/m2, pada variasi 17 mm efisiensi teoritis sebesar 44,22%, efisiensi aktual 27,09% dan hasil air 0,97 kg/m2, variasi 29 mm menghasilkan efisiensi teoritis 38,39%, efisiensi aktual 20,20% dan hasil air 0,88 kg/m2. Pada alat destilasi air energi surya dengan kondensor dan energy recovery satu tingkat dengan variasi ketinggian air 12 mm dihasilkan efisiensi teoritis sebesar 44,68 %, efisiensi aktual sebesar 25,79% dan hasil air 1,10 kg/m2, pada variasi 17 mm efisiensi teoritis sebesar 62,53%, efisiensi aktual 58,46% dan hasil air 2,10 kg/m2, padavariasi 29 mm efisiensi teoritis sebesar 31,96%, efisiensi aktual 40,03% dan hasil air 1,74 kg/m2.

ABSTRACT

Clean water is a necessity of everyday society , especially for drinking water. In Indonesia there is often a source of water that has been contaminated by hazardous substances if consumed . One way to do to be able to separate the water from substances that contaminate it is to make solar energy water distillation. The problems that exist in the solar energy water distillation is the low efficiency of the resulting . Energy recovery by capillarity method is one way that can be done to improve the efficiency of solar energy water distillation. This study aimed to create distillation condenser passive solar energy use and energy recovery by capillary method, analyze the efficiency of distillation condenser water using passive solar energy and energy recovery by capillary method theoretically and actually , to analyze the influence of water level in the tub of water produced by distillation after the distillation process , analyze experimentally the relative efficiency comparison between distilled water using solar energy and passive condenser energy recovery methods capillarity with distilled water of conventional solar energy (without energy recovery and passive condenser), analyzing the efficiency comparison between distilled water using solar energy energy recovery methods capillarity two levels with distilled water using solar energy energy recovery methods capillarity one level . Distilled water level in the tub which varied 12 mm , 17 mm , and 29 mm . From research conducted at 12 mm water level variations resulting theoretical efficiency distillation equipment with a condenser and two energy recovery rate of 25.61%, the actual efficiency of 32.79% and water yield 1.40 liters/m2 , the variation of 17 mm efficiency theoretically by 44.22%, 27.09% and the efficiency of the actual water yield of 0.97 liters/m2 , a variation of 29 mm produces a theoretical efficiency of 38.39%, 20.20% and the efficiency of the actual water yield of 0.88 liters/m2. In the solar energy water distillation apparatus with condenser and energy recovery of the water level by 12 mm height variation generated by a theoretical efficiency of 44.68% , the actual efficiency of 25.79% and a water yield of 1.10 kg/m2 , the variation of 17 mm the theoretical efficiency of 62.53% , 58.46 % the actual efficiency of the water yield of 2.10 kg/m2 , the variation of 29 mm theoretical efficiency of 31.96% , 40.03% and the actual efficiency of the water yield of 1.74 kg/m2 .

Keywords :efficiency, water distillation, solar energy, condenser, energy

i

DESTILASI AIR ENERGI SURYA BERKONDENSOR PASIF

DENGAN HEAT RECOVERY MENGGUNAKAN EFEK

KAPILARITAS DUA TINGKAT

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Oleh :

R. ASMARA YUDHA KUMARA NIM : 115214038

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

SOLAR WATER DISTILATIONPASSIVE CONDENSER WITH

HEAT RECOVERY USING THE EFFECTS OF

TWO LEVELS CAPILLARITY

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

Presented by :

R. ASMARA YUDHA KUMARA Student Number : 115214038

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2014

iii

DESTILASI AIR ENERGI SURYA BERKONDENSOR PASIF

DENGAN HEAT RECOVERY MENGGUNAKAN EFEK

DESTILASI AIR ENERGI SURYA BERKONDENSOR PASIF

DENGAN HEAT RECOVERY MENGGUNAKAN EFEK

v

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas

Akhir dengan judul :

DESTILASI AIR ENERGI SURYA BERKONDENSOR PASIF

DENGAN HEAT RECOVERY MENGGUNAKAN EFEK

KAPILARITAS DUA TINGKAT

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk

menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas

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

ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan di

Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun.Kecuali bagian

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : R. Asmara Yudha Kumara

Nomor Mahasiswa : 115214038

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

DESTILASI AIR ENERGI SURYA BERKONDENSOR PASIF

DENGAN HEAT RECOVERY MENGGUNAKAN EFEK

KAPILARITAS DUA TINGKAT

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 ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

vii

HALAMAN MOTTO

“Dibalik gunung ada gunung, di atas orang ada orang yang lebih pintar”

(Oscar Sanjaya)

“Akal dan belajar itu seperti raga dan jiwa

Tanpa raga, jiwa hanyalah udara hampa

Tanpa jiwa, raga adalah kerangka tanpa makna”

(Kahlil Gibran)

“Memiliki sedikit pengetahuan

namun digunakan untuk berkarya jauh lebih berarti

daripada memiliki pengetahuan luas namun mati tak berfungsi”

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur bagi Tuhan Yesus Kristus yang Maha Pengasih

atas bimbingan dan terang Roh Kudus-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik.Tugas akhir ini berjudul “Destilasi Air Energi Surya

Berkondensor Pasif dengan Heat Recovery Menggunakan Efek Kapilaritas Dua

Tingkat”.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan Program Studi

Teknik Mesin di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan

berbagai pihak, baik material maupun spiritual. Oleh karena itu, pada kesempatan

ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

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

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing yang telah banyak

membantu dan memberikan bimbingan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

4. Ir. FA. Rusdi Sambada,M.T., yang telah membimbing dalam proses

pembuatan alat dan penelitian Tugas Akhir ini.

5. Ir. Rines Alapan, M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang telah

ix

6. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen mata kuliah pra skripsi

yang sudah memberikan masukan selama pembuatan tugas akhir.

7. Seluruh dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma, yang telah memberikan pengetahuan selama kuliah.

8. Keluargaku tercinta, Yohanes Krisostomus Bambang Setiawan (papa),

Fransiska Sri Mardiyani (mama), dan R. Agustinus Anung Buwana

Kawinagara (kakak), Benediktus Belariantata (bapak mertua), Alberta Titik

Murwaningsih (ibu mertua), Petra Bella Debora Christie (adik), Bernard

Bella Perwira Negara (adik), Helene Bella Anjelina (adik) yang selalu

mendukung, memberikan doa, semangat dan bantuan baik moril maupun

materi kepada penulis.

9. Istriku tercinta Clara Elvina Bellakualita dan anakku yang tercinta Gabriel

Rivanno Ardian Kumara yang selalu memberikan semangat kepada penulis

dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

10. Saudara-saudaraku : Apak Amin, Pakme, Nia, Ko Niko, Ko Febri, Bulik

Eni, Pakdhe Sigit, Yudha (adik sepupu), Shelsa (adik sepupu), Pakdhe

Sunu, Budhe Yuli yang telah banyak memberikan doa dan semangat.

11. Kakek dan nenek tercinta, Paulus Alimin, Lusia Sutiyah , Tarcisius Maridjo

(alm), Fransiska Xaveria Suwantinah yang telah memberikan dukungan,

doa kepada penulis.

12. Teman dan sahabat : Ramos, Cahyo, Felix, Damar, Dani, Prima, Jose,

Ventus, Rian, Yosep, PW, Gethuk, Chandra, Julius, Marcel, Anas, dan

13. Berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung memberikan

bantuan dan dorongan moril kepada penulis.

Tugas Akhir ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu kritik dan saran yang

bersifat membangun sangat diharapkan guna perbaikan yang lebih sempurna di

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL...i

HALAMAN JUDUL...ii

HALAMAN PENGESAHAN...iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI...iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ... v

HALAMAN MOTTO ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

INTISARI ... xvii

ABSTRACT ... xviii

BAB IPENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Permasalahan ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Batasan Masalah ... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

BAB IIDASAR TEORI ... 6

2.1 Dasar Teori ... 6

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 9

BAB IIIMETODE PENELITIAN ... 11

3.1 Alat Penelitian ... 11

3.2 Variabel yang Divariasikan ... 11

3.3 Parameter yang Diukur ... 12

3.4 Skema Alat ... 13

3.6 Langkah-langkah Penelitian ... 16

3.7 Analisis Data ... 17

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN ... 18

4.1. Data Penelitian ... 18

4.2. Hasil Penelitian ... 20

4.3. Pembahasan ... 26

BAB VPENUTUP ... 36

5.1. Kesimpulan ... 36

5.2. Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 38

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Skema alat destilasi air energi surya dengan kondensor pasif

dan energy recovery dua tingkat 13

Gambar 2 Skema alat destilasi air energi surya dengan kondensor pasif

dan energy recovery satu tingkat 14

Gambar 3 Skema alat destilasi air energi surya secara umum 15

Gambar 4 Variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 15

Gambar 5 Grafikefisiensi teoritisdengan variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, dan 29 mm pada alat menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi

konvensional variasi ketinggian air 12 mm 26

Gambar 6 Grafik perbandingan efisiensi secara teoritis pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat dengan variasi ketinggian air di dalam bak

destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm 29

Gambar 7 Grafik efisiensi secara aktual dengan variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, dan 29 mm pada alat menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan

destilasi konvensional variasi ketinggian air 12 mm 30

Gambar 8 Grafik perbandingan efisiensi secara aktual pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy

recoverysatu tingkat variasi ketinggian air di dalam bak

destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm 31

Gambar 9 Grafik hasil air yang diperoleh pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, 29 mm dengan destilasi air energi surya konvensional dengan

variasi ketinggian air 12 mm selama tiga hari 32

Gambar 10 Grafik perbandingan hasil air yang diperoleh pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat dengan variasi ketinggian air di dalam bak

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data pada variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, dan 29 mm di dalam bak destilasi pada penelitian alat destilasi air energi surya dengan kondensor pasif dan energy

recoverydua tingkat selama tiga hari 19

Tabel 2 Data pada variasi ketinggian air 12 mm di dalam bak destilasi pada penelitian alat destilasi air energi surya konvensional (tanpa kondensor pasif dan energy recovery)

selama tiga hari 19

Tabel 3 Data pada variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, dan 29 mm di dalam bak destilasi pada penelitian alat destilasi air energi surya dengan kondensor pasif dan energy recovery

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Foto-foto alat destilasi dan sensor

xvii

INTISARI

Air bersih merupakan kebutuhan sehari-hari masyarakat terutama untuk air minum. Di Indonesia sumber air yang ada sering telah terkontaminasi oleh zat-zat berbahaya jika dikonsumsi. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk dapat memisahkan air dari zat yang mengkontaminasinya adalah dengan membuat alat destilasi air energi surya. Permasalahan yang ada pada alat destilasi air energi surya saat ini adalah masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Energy recovery dengan metode kapilaritas adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi dari alat destilasi air energi surya. Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat destilasi energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dengan metode kapilaritas, menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dengan metode kapilaritas secara teoritis dan aktual, menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi, menganalisis perbandingan efisiensi relatif secara eksperimen antara destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas dengan destilasi air energi surya konvensional (tanpa energy recovery dan kondensor pasif), menganalisis perbandingan efisiensi antara destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas satu tingkat. Ketinggian air dalam bak destilasi yang divariasikan 12 mm, 17 mm, dan 29 mm. Dari penelitian yang dilakukan pada variasi ketinggian air 12 mm dihasilkan efisiensi teoritis alat destilasi dengan kondensor dan energy recovery dua tingkat sebesar 25,61%, efisiensi aktual sebesar 32,79% dan hasil air 1,40kg/m2, pada variasi 17 mm efisiensi teoritis sebesar 44,22%, efisiensi aktual 27,09% dan hasil air 0,97 kg/m2, variasi 29 mm menghasilkan efisiensi teoritis 38,39%, efisiensi aktual 20,20% dan hasil air 0,88 kg/m2. Pada alat destilasi air energi surya dengan kondensor dan energy recovery satu tingkat dengan variasi ketinggian air 12 mm dihasilkan efisiensi teoritis sebesar 44,68 %, efisiensi aktual sebesar 25,79% dan hasil air 1,10 kg/m2, pada variasi 17 mm efisiensi teoritis sebesar 62,53%, efisiensi aktual 58,46% dan hasil air 2,10 kg/m2, padavariasi 29 mm efisiensi teoritis sebesar 31,96%, efisiensi aktual 40,03% dan hasil air 1,74 kg/m2.

ABSTRACT

Clean water is a necessity of everyday society , especially for drinking water. In Indonesia there is often a source of water that has been contaminated by hazardous substances if consumed . One way to do to be able to separate the water from substances that contaminate it is to make solar energy water distillation. The problems that exist in the solar energy water distillation is the low efficiency of the resulting . Energy recovery by capillarity method is one way that can be done to improve the efficiency of solar energy water distillation. This study aimed to create distillation condenser passive solar energy use and energy recovery by capillary method, analyze the efficiency of distillation condenser water using passive solar energy and energy recovery by capillary method theoretically and actually , to analyze the influence of water level in the tub of water produced by distillation after the distillation process , analyze experimentally the relative efficiency comparison between distilled water using solar energy and passive condenser energy recovery methods capillarity with distilled water of conventional solar energy (without energy recovery and passive condenser), analyzing the efficiency comparison between distilled water using solar energy energy recovery methods capillarity two levels with distilled water using solar energy energy recovery methods capillarity one level . Distilled water level in the tub which varied 12 mm , 17 mm , and 29 mm . From research conducted at 12 mm water level variations resulting theoretical efficiency distillation equipment with a condenser and two energy recovery rate of 25.61%, the actual efficiency of 32.79% and water yield 1.40 liters/m2 , the variation of 17 mm efficiency theoretically by 44.22%, 27.09% and the efficiency of the actual water yield of 0.97 liters/m2 , a variation of 29 mm produces a theoretical efficiency of 38.39%, 20.20% and the efficiency of the actual water yield of 0.88 liters/m2. In the solar energy water distillation apparatus with condenser and energy recovery of the water level by 12 mm height variation generated by a theoretical efficiency of 44.68% , the actual efficiency of 25.79% and a water yield of 1.10 kg/m2 , the variation of 17 mm the theoretical efficiency of 62.53% , 58.46 % the actual efficiency of the water yield of 2.10 kg/m2 , the variation of 29 mm theoretical efficiency of 31.96% , 40.03% and the actual efficiency of the water yield of 1.74 kg/m2 .

Keywords :efficiency, water distillation, solar energy, condenser, energy

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Di Indonesia saat ini masalah ketersediaan air bersih semakin dirasakan

oleh masyarakat, khususnya masyarakat di daerah terpencil.Hal ini

disebabkan karena air tersebut sudah terkontaminasi oleh zat-zat yang

berbahaya jika dikonsumsi secara langsung.Masyarakat pada umumnya

kemudian harus membeli air bersih untuk kelangsungan hidupnya. Namun

dengan cara membeli air bersih terus menerus dapat mengakibatkan turunnya

tingkat kesejahteraan dari masyarakat. Pada musim hujan masyarakat

memanfaatkan air hujan itu untuk dikonsumsi.

Ada beberapa cara penjernihan air terkontaminasi yang dapat dilakukan

sendiri oleh masyarakat diantaranya dengan menggunakan destilasi air energi

surya. Sebagai negara tropis, Indonesia memiliki potensi energi surya yang

cukup baik dengan radiasi surya rata-rata per hari sebesar 4,8 kWh/m2.

Alat destilasi air energi surya tidak memerlukan biaya tinggi dalam

pembuatan serta pengoperasiannya (Kunze, 2001).Alat destilasi air energi

surya konvensional umumnya berbentuk kotak dan disebut kotak

destilator.Kotak destilator terdiri dari 2 (dua) komponen utama yakni bak air

dan kaca penutup. Bak air berfungsi menyerap energi surya untuk

Kaca penutup berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga

dihasilkan air bersih yang langsung dapat dikonsumsi.

Permasalahan yang ada pada alat destilasi air energi surya saat ini adalah

masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan.Rendahnya efisiensi diantaranya

disebabkan terjadinya kerugian kalor.Kerugian kalor terjadi karena

temperatur dalam kotak destilator lebih tinggi dibandingkan temperatur

sekitar.Perbedaan temperatur ini menyebabkan aliran kalor keluar kotak

destilator. Kerugian kalor dapat dibedakan menjadi dua jenis, pertama adalah

kerugian kalor karena kurang baiknya bahan isolasi atau tidak rapatnya kotak

destilator dan kedua adalah kerugian kalor pada saat proses pengembunan uap

air. Salah satu cara meningkatkan efisiensi alat destilasi air energi surya

adalah memperkecil kerugian kalor pada saat proses pengembunan uap air

dengan memanfaatkan energi panas yang dilepas uap air saat proses

pengembunan untuk menguapkan air pada tingkat berikutnya, cara ini disebut

dengan energy recovery.

Energy recovery memerlukan komponen tambahan pada alat destilasi

yakni kondensor pasif. Kondensor pasif umumnya berupa kotak yang terletak

dibagian 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. Uap air yang masuk

kedalam kondensor pasif digunakan untuk menguapkan air didalam

kondensor pasif.Pada penelitian ini akan digunakan metode lain pada

Dalam hal ini penulis tertarik untuk membahas efisiensi dari alat destilasi

dengan energy recovery menggunakan efek kapilaritas serta variabel-variabel

yang mempengaruhi efisiensi diantaranya : jumlah massa air dalam alat

destilasi, jumlah massa air dalam kondensor pasif, perbandingan volume

antara kotak destilator berkondensor pasif dan jumlah tingkat energy

recovery.

1.2 Permasalahan

Destilasi air energi surya merupakan salah satu cara untuk menjernihkan

air dari zat yang mengkontaminasinya. Ini dapat digunakan untuk mengatasi

masalah-masalah di daerah terpencil yang masih kesulitan untuk memperoleh

air bersih.

Dalam hal ini destilasi energi surya masih memiliki permasalahan dalam

hal rendahnya efisiensi yang dihasilkan. Salah satu cara untuk meningkatkan

efisiensi destilasi air energi surya adalah dengan energy recovery

menggunakan efek kapilaritas. Dari hal tersebut penulis tertarik untuk

meneliti beberapa masalah, yaitu :

1. Mengetahui peningkatan efisiensi destilasi energi surya dengan

kondensor pasif dan energy recovery menggunakan efek kapilaritas.

2. Mengetahui efisiensi destilasi air energi surya menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas dan destilasi

air energi surya tanpa energy recovery dan kondensor pasif.

3. Mengetahui efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy

menggunakan energy recovery metode kapilaritas satu tingkat dengan

variasi ketinggian air dalam bak destilator.

4. Mengetahui pengaruh variasi ketinggian air pada bak destilator

terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi.

1.3 Tujuan Penelitian

1. Membuat model alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor

pasif dan energy recovery dengan metode kapilaritas.

2. Menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan kondensor

pasif dan energy recovery dengan metode kapilaritas secara teoritis dan

aktual.

3. Menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator terhadap air yang

dihasilkan setelah proses destilasi.

4. Menganalisis efisiensi relatif secara eksperimen destilasi air energi surya

menggunakan kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas

dan destilasi air energi surya konvensional (tanpa energy recovery dan

kondensor pasif).

5. Menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas dua tingkat dan destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas satu tingkat.

1.4 Batasan Masalah

1. Penulis membatasi penelitian khusus pada alat destilasi air energi surya

2. Ketinggian air di dalam bak destilasi divariasikan sebanyak 3 variasi yakni

12 mm, 17 mm, dan 29 mm pada alat destilasi metode kapilaritas satu

tingkat dan dua tingkat.

3. Pada alat destilasi konvensional (tanpa menggunakan kondensor pasif dan

energy recovery) ketinggian air dalam bak destilasi 12 mm dan tidak

divariasikan.

4. Air yang masuk ke dalam bak destilasi tidak mengalami proses pemanasan

terlebih dahulu.

5. Unjuk kerja dari alat destilasi air energi surya bergantung pada cuaca.

6. Menambahkan dua variasi alat berupa destilasi konvensional (tanpa

menggunakan kondensor dan energy recovery) dan destilasi air energi

surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas satu

tingkat yang dapat digunakan sebagai pembanding sehingga diperoleh

hasil pemodelan yang lebih efektif untuk diterapkan pada penelitian

selanjutnya.

1.5 Manfaat Penelitian

Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi energi surya dan diharapkan

bisa menimbulkan motivasi baru bagi peneliti lain dan mengembangkan

penelitian lebih jauh pada obyek yang sama dari segi permasalahan yang

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Dasar Teori

Destilasi air energi surya merupakan salah satu metode yang

digunakan untukmemisahkan air dari bahan yang mengkontaminasinya

sehingga diharapkan mampu menghasilkan air yang jernih. Alat destilasi air

energi surya ini merupakan salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan

masyarakat terhadap air bersih terutama untuk daerah-daerah terpencil. Alat

destilasi surya terdiri dari 2 komponen utama yakni kaca penutup dan bak air.

Kaca penutup digunakan untuk menerima energi surya yang datang serta

untuk proses pengembunan, sementara bak air selain digunakan untuk

menampung air juga digunakan sebagai absorber untuk menyerap energi

surya yang datang. Supaya bak dapat menyerap panas dengan baik maka pada

umumnya bak di cat warna hitam. Selain komponen utama juga ada bagian

umum lainnya dari alat destilasi yakni saluran masuk air yang terkontaminasi,

saluran air hasil destilasi dan pengatur jumlah massa air di dalam bak destilasi

agar ketinggian air di dalam bak destilasi konstan.

Unjuk kerja alat destilasi air energi surya tergantung pada beberapa

variabel diantaranya adalah jumlah massa air yang masuk dan radiasi surya

yang diterima. Proses destilasi air energi surya meliputi dua proses yaitu

evaporasi dan kondensasi. Air terkontaminasi yang masuk akan menguap

sedangkan zat yang mengkontaminasi akan tertinggal di absorber, hal ini

disebabkan karena massa jenis air lebih ringan dibandingkan zat-zat yang

mengkontaminasi. Uap akan bergerak ke dinding kaca karena temperatur

bagian dalam kaca lebih rendah dari temperatur bagian luar maka uap akan

mengembun.

Komponen utama dari alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery terdiri dari kotak destilator, kondensor pasif dan bagian energy

recovery. Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery adalah proses penguapan air yang terkontaminasi dan pengembunan

uap air sehingga memperoleh air bersih yang layak dikonsumsi. Pada saat

proses penguapan hanya air saja yang menguap sementara zat yang

mengkontaminasinya tertinggal di bak destilator. Proses penguapan dapat

terjadi karena air di bak destilator menerima energi surya melalui kaca

penutup sedangkan proses pengembunan terjadi karena temperatur kaca

bagian dalam lebih rendah dari temperatur pengembunan air. Embun pada

kaca penutup akan mengalir menuju ke saluran air karena posisi kaca yang

miring. Sebagian uap air akan mengalir menuju kondensor pasif karena

adanya perbedaan temperatur dan tekanan antara kotak destilator dengan

kondensor pasif.

Uap air yang mengalir menuju kondensor pasif akan mengembun karena

melepaskan panas ke dinding kondensor pasif dan ke dinding pengembun

bagian energy recovery. Energi panas yang diterima oleh dinding pengembun

kain. Air yang mengalir berasal dari bak air yang terkontaminasi yang berada

di bagian dalam dari bagian energy recovery, mengalirnya air disebabkan

karena adanya sifat kapilaritas kain.

Menurut Arismunandar (1995) efisiensi alat destilasi energi surya

didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan

dalam proses penguapan air dengan jumlah radiasi surya selama waktu

tertentu:

Ƞteoritis =

∫ (1)

DenganAc adalah luas alat destilasi, dt adalah lama waktu pemanasan, G

adalah energi surya yang datang, hfg adalah panas laten air dan muap adalah

massa uap air. Massa uap air (muap) dapat diperkirakan dengan persamaan

matematis berikut (Arismunandar, 1995) :

muap.hfg = quap = 16,27.10-3.qkonv.

(2)

qkonv= 8,84.10-4 1/3. (Tw-Tc) (3)

dengan quap adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses

penguapan, qkonv adalah bagian energi matahari yang hilang karena konveksi,

Pw adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air, Pc adalah tekanan

parsial uap air pada temperatur kaca penutup, Tw adalah temperatur air dan Tc

2.2 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 4,86l/m2.hari (Kalbasi,2010). Hasil air destilasi yang diperoleh 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).

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 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 air energi surya dengan posisi kondensor di bagian bawah

destilator dan posisi destilator miring, menghasilkan kenaikan efisiensi yang

cukup baik sehingga dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 5,1kg/m2.hari. Posisi alat destilasi 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

perbedaan tekanan destilator dengan kondensor dan sirkulasi alami (Fath,

2004). Penelitian secara teoritis dan eksperimental menggunakan kondensor

sampai 70% jika kondensor mengalami pendinginan (El-Bahi, 1999).

Penambahan kondensor pasif tanpa energy recovery dapat meningkatkan

efisiensi dari 70% (tanpa kondensor pasif) menjadi 75% (dengan kondensor

pasif). Kemiringan kaca yang digunakan 4⁰ dan hasil air destilasi sebesar 7 l/m2.hari (El-Bahi, 1999).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

Skema alat penelitian destilasi air energi surya terdiri dari tiga konfigurasi

alat sebagai berikut :

1. Alat destilasi air energi surya berkondensor pasif dengan energy recovery

metode kapilaritas dua tingkat (Gambar 1).

2. Alat destilasi air energi surya berkondensor pasif dengan energy

recovery metode kapilaritas satu tingkat (Gambar 2).

3. Alat destilasi air energi surya konvensional standar (Gambar 3).

3.2 Variabel yang Divariasikan

Pada penelitian ini terdapat beberapa jenis variabel yang divariasikan

diantaranya sebagai berikut :

1. Jumlah massa air dalam bak destilator metode kapilaritas satu tingkat dan

dua tingkat.

2. Variasi ketinggian air dalam bak destilasi yakni 12 mm, 17 mm, dan 29

3.3 Parameter yang Diukur

Pada penelitian ini terdapat beberapa parameter yang diukur diantarnya

sebagai berikut :

1. Kelembaban udara sekitar (RHA).

2. Temperatur air (Tw).

3. Temperatur kaca (Tc).

4. Temperatur kondensor (Tcond).

5. Temperatur bagian energy recovery dua tingkat (T1 dan T2).

6. Energi surya yang datang (G).

7. Massa air hasil destilasi pada destilator (mD1).

8. Massa air hasil destilasi pada kondensor dan bagian energy recovery

(mD2).

3.4 Skema Alat

Gambar1. Komponen alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas dua tingkat.

Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery dua tingkat seperti terlihat pada Gambar 1

adalah (1) kaca penutup, (2) bak air, (3) kondensor pasif, (4) bagian energy

recovery dengan metode kapilaritas, (5) bak air, (6) dinding pengembun, (7)

air hasil pengembunan, (8) saluran air hasil destilasi, (9) saluran air yang

tidak menguap, (10) bahan porus (kain), (11) saluran air hasil destilasi.

7

10

11 1

3

4 5

2 6

8 9

Gambar 2. Komponen alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas satu tingkat.

Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery satu tingkat seperti terlihat pada Gambar 2

adalah (1) kaca penutup, (2) bak air, (3) saluran air hasil destilasi, (4)

kondensor pasif, (5) saluran air yang tidak menguap, (6) bak air, (7) dinding

pengembun, (8) saluran air hasil destilasi, (9) air hasil pengembunan (10)

bahan porus (kain).

7

3 1

4

8

5

2 6

9

Gambar 3. Komponen alat destilasi air energi surya secara umum

Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya secara

umum seperti terlihat pada Gambar 3 adalah (1) kaca penutup, (2) bak air, (3)

saluran air hasil destilasi.

Gambar 4. Ketinggian air dalam bak destilasi yang divariasikan

3 1

3.5 Alat Pendukung Pengambilan Data

1. Pyranometer

Pyranometer merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui radiasi

surya yang datang dan mengkalibrasi radiasi surya yang diterima oleh

solar meter agar sama dengan radiasi yang diterima oleh pyranometer.

2. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS)

Alat ini digunakan untuk mengetahui temperatur pada alat destilasi.

Bagian yang menggunakan sensor TDS pada penelitian ini adalah

temperatur kaca (Tc), temperatur air (Tw), temperatur kondensor (Tcond),

dan temperatur bagian energy recovery (T1 dan T2).

3. E-Tape

Alat ini digunakan untuk mengetahui ketinggian air hasil destilasi.

4. Microcontroller Arduino

Aplikasi software yang digunakan untuk pembacaan hasil selama

pengambilan data dilakukan.

3.6 Langkah-langkah Penelitian

Langkah penelitan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Pada penelitian ini diawali dengan membuat alat seperti pada Gambar 1, 2,

dan 3.

2. Ketiga konfigurasi alat tersebut secara bersamaan dijemur di bawah sinar

3. Pengambilan data dilakukan tiap 10 detik selama 7 jam dari jam 8.00

sampai dengan jam 15.00. Tiap variasi alat dibutuhkan waktu 3 hari dalam

pengambilan data sehingga memerlukan waktu 6 hari untuk pengambilan

data setiap variasinya.

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

temperatur kondensor (Tcond), kelembaban udara sekitar (RHA), jumlah

massa air destilasi yang dihasilkan (mD), energi surya yang datang (G),

dan lama waktu pencatatan data (t).

5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk hari berikutnya sebelumnya

kondisi alat harus diperiksa terlebih dahulu agar alat destilasi tidak ada

masalah saat pengambilan data hari berikutnya.

3.7 Analisis Data

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1)

sampai dengan (3). Analisa akan dilakukan dengan membuat grafik efisiensi

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.Data Penelitian

Berikut ini adalah data hasil penelitian dari tiga variasi alat, yaitu :

1. Ketinggian air pada bak destilasi 12 mm menggunakan kondensor pasif

dengan energy recovery dua tingkat dan alat destilasi menggunakan

kondensor pasif dengan energy recovery satu tingkat.

2. Ketinggian air pada bak destilasi 17 mm menggunakan kondensor pasif

dengan energy recovery dua tingkat dan alat destilasi menggunakan

kondensor pasif dengan energy recovery satu tingkat.

3. Ketinggian air pada bak destilasi 29 mm menggunakan kondensor pasif

dengan energy recovery dua tingkat dan alat destilasi menggunakan

kondensor pasif dengan energy recovery satu tingkat.

4. Ketinggian air pada bak destilasi 12 mm menggunakan kondensor pasif

dengan energy recovery dua tingkat dan alat destilasi tanpa menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery.

Secara lengkap dari hasil penelitian tersebut dapat dilihat secara berurutan

pada tabel 1 sampai dengan tabel 3 dengan keterangan sebagai berikut :

Tc = temperatur kaca penutup.

Tw = temperatur air di dalam bak destilasi.

G = rata-rata energi surya yang diperoleh alat destilasi air energi

surya.

Tabel 1 Data pada variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, dan 29 mm di dalam bak destilasi pada penelitian alat destilasi air energi surya dengan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat selama tiga hari.

Hari ke -

Menggunakan kondensor dan energy recovery dua tingkat

Ketinggian air Tc Tw mD G

(⁰C) (⁰C) (kg) (W/m2)

1 12 mm 55,73 53,70 1,40 409,22

2 17 mm 49,22 48,55 0,97 344,90

3 29 mm 47,67 49,28 0,88 419,34

Tabel 2 Data pada variasi ketinggian air 12 mm di dalam bak destilasi pada penelitian alat destilasi air energi surya konvensional (tanpa kondensor pasif dan energy recovery) selama tiga hari.

Hari ke -

Tanpa menggunakan kondensor dan energy recovery

Ketinggian air Tc Tw mD G

(⁰C) (⁰C) (kg) (W/m2)

1 12 mm 54,46 59,47 1,33 409,22

2 12 mm 49,20 55,46 1,24 344,90

Tabel 3 Data pada variasi ketinggian air 12 mm, 17 mm, 29 mm di dalam bak destilasi pada penelitian alat destilasi air energi surya dengan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat selama tiga hari.

Hari ke -

Menggunakan kondensor dan energy recovery satu tingkat

Ketinggian air Tc Tw mD G

(⁰C) (⁰C) (kg) (W/m2)

1 12 mm 51,24 52,58 1,10 409,22

2 17 mm 49,51 51,92 2,10 344,90

3 29 mm 46,77 47,10 1,74 419,34

4.2.Hasil Penelitian

Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian dengan variasi

ketinggian air dalam bak destilasi 12 mm pada alat destilasi air energi surya.

1. Perhitungan hasil data alat destilasi air energi surya menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat

Temperatur air 53,70 ⁰C atau 326,70 K, temperatur kaca 55,73 ⁰C atau 328,73 K, tekanan parsial uap air pada temperatur air 15851,2 N/m2, tekanan parsial uap air pada temperatur kaca 16467,8 N/m2, maka energi matahari yang dipindahkan secara konveksi dapat dihitung dengan

persamaan :

qkonv=8,84.10-4 1/3. (Tw-Tc)

qkonv=8,84.10-4 1/3

.(326,70-328,73)

Karena energi matahari yang dipindahkan secara konveksi sebesar

0,010 kW/m2, maka energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

quap = 16,27.10-3.qkonv.

quap = 16,27.10-3.0,010.

quap = 0,042 kW/m2

Karena energi matahari untuk proses penguapan 0,042 kW/m2, panas laten air 2373,84 kJ/kg, maka muap dapat dihitung dengan

persamaan :

muap = [

]

muap = [ ]

muap = 0,137 kg/jam.m2

Massa uap air yang dihasilkan sebesar 0,137 kg/jam.m2, dan radiasi surya yang datang (G) 409,22 watt/m2, maka untuk menghitung efisiensi dari alat destilasi air energi surya dapat digunakan persamaan :

Ƞteoritis =

∫ %

Ƞteoritis = % Ƞteoritis = 25,61 %

Dari hasil air setelah melalui proses destilasi didapatkan massa air

hasil destilasi rata-rata dalam sehari (mD rata-rata) 0,18 kg/m2, panas laten

matahari yang datang (G) 409,22 watt/m2, serta lama waktu pengambilan data selama 8 jam, maka efisiensi alat destilasi secara aktual dapat

dihitung dengan persamaan :

Ƞaktual =

∫ % Ƞaktual = % Ƞaktual = 32,79 %

2. Perhitungan hasil data alat destilasi air energi surya tanpa menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery.

Temperatur air 59,47 ⁰C atau 332,47 K, temperatur kaca 54,46 ⁰C atau 327,46 K, tekanan parsial uap air pada temperatur air 21061,2 N/m2, tekanan parsial uap air pada temperatur kaca 15680,4 N/m2, maka energi matahari yang dipindahkan dengan cara konveksi dapat dihitung dengan

persamaan :

qkonv=8,84.10-4 1/3. (Tw-Tc)

qkonv=8,84.10-4 1/3

.(332,47-327,46)

qkonv= 0,016 kW/m2

Karena energi matahari yang dipindahkan secara konveksi sebesar

0,016 kW/m2, maka energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

quap = 16,27.10-3.0,016.

quap = 0,235 kW/m2

Karena energi matahari untuk proses penguapan sebesar 0,235 kW/m2, panas laten air 2359,93 kJ/kg, maka muap dapat dihitung dengan

persamaan :

muap = [

]

muap = [ ]

muap = 0,360 kg/jam.m2

Massa uap air yang dihasilkan sebesar 0,360 kW/m2, dan radiasi surya yang datang (G) 409, 22 watt/m2, maka untuk menghitung efisiensi dari alat destilasi air energi surya dapat digunakan persamaan :

Ƞteoritis =

∫ %

Ƞteoritis = % Ƞteoritis = 67,32 %

Dari hasil air setelah melalui proses destilasi didapatkan massa air

hasil destilasi rata-rata (mD rata-rata) 0,17 kg/jam2, panas laten air (hfg)

2359,93 kJ/kg, luasan bak destilasi (Ac) 0,8565 m2, radiasi sinar matahari

yang datang (G) 409,22 watt/m2, serta lama waktu pengambilan data selama 8 jam, maka efisiensi alat destilasi secara aktual dapat dihitung

dengan persamaan :

Ƞaktual =

Ƞaktual = % Ƞaktual = 31,09 %

3. Perhitungan hasil data alat destilasi air energi surya menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat.

Temperatur air 52,58 ⁰C atau 325,58 K, temperatur kaca 51,24 ⁰C atau 324,24 K, tekanan parsial uap air pada temperatur air 15608,2 N/m2, tekanan parsial uap air pada temperatur kaca 13503,9 N/m2, maka energi matahari yang dipindahkan dengan cara konveksi dapat dihitung dengan

persamaan :

qkonv=8,84.10-4 1/3. (Tw-Tc)

qkonv=8,84.10-4 1/3

.(325,58-324,24)

qkonv = 0,02 kW/m2

Karena energi matahari yang dipindahkan secara konveksi sebesar

0,02 kW/m2, maka energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

quap = 16,27.10-3.qkonv.

quap = 16,27.10-3.0,02.

Karena energi matahari untuk proses penguapan sebesar 0,16 kW/m ,

panas laten air 2376,52 kJ/kg, maka muap dapat dihitung dengan

persamaan :

muap = [

]

muap = [ ]

muap = 0,24 kg/jam.m2

Massa uap air yang dihasilkan sebesar 0,24 kW/m2, dan radiasi surya yang datang (G) 409, 22 watt/m2, maka untuk menghitung efisiensi dari alat destilasi air energi surya dapat digunakan persamaan :

Ƞteoritis =

∫ %

Ƞteoritis = % Ƞteoritis = 44,68 %

Dari hasil air setelah melalui proses destilasi didapatkan massa air

hasil destilasi rata-rata (mD rata-rata) 0,14 kg/m2, panas laten air (hfg)

2376,52 kJ/kg, luasan bak destilasi (Ac) 0,8601 m2, radiasi sinar matahari

yang datang (G) 409,22 watt/m2, serta lama waktu pengambilan data selama 8 jam, maka efisinsi alat destilasi secara aktual dapat dihitung

dengan persamaan :

Ƞaktual =

∫ % Ƞaktual = % Ƞktual = 25,79 %

4.3.Pembahasan

Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan dibagi

dengan luasan alat destilasi air energi surya dikalikan radiasi surya yang

datang dalam satu hari, sedangkan efisiensi aktual adalah efisiensi yang

didapatkan dari massa air hasil destilasi dikalikan dengan panas laten air dan

dibagi dengan luasan alat destilasi air energi surya dikalikan energi surya

yang datang dalam satu hari. Hasil dari efisiensi masing-masing alat dan

dari setiap variasi alat akan dilakukan pembahasan dari gambar 5 sampai

dengan gambar 10.

Gambar 5 Grafik efisiensi secara teoritis pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya konvensional dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm.

Pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan

energy recovery dua tingkat dengan ketinggian air di dalam bak destilasi 12

mm menghasilkan efisiensi teoritis sebesar 25,61 % (Gambar 5) dengan

dihasilkan sejumlah 1,40 kg/m (Tabel 1). Efisiensi yang rendah tidak

memastikan hasil air yang didapatkan sedikit, jumlah air hasil destilasi dapat

banyak jika pada hari tesebut radiasi panas yang dihasilkan cukup besar,

sehingga mengakibatkan air di dalam bak destilasi lebih cepat panas dan

lebih cepat terjadi proses penguapan. Pada alat yang sama dengan hari yang

berbeda dan variasi ketinggian air dalam bak destilasi 17 mm menghasilkan

efisiensi teoritis sebesar 44,22%, dengan radiasi surya yang datang sebesar

344,90 watt/m2, dan jumlah air yang dihasilkan sejumlah 0,97 kg/m2. Efisiensi yang tinggi tidak memastikan hasil air yang diperoleh banyak,

hasil air yang diperoleh dapat banyak selain dipengaruhi oleh radiasi surya

yang tinggi juga dipengaruhi oleh ketinggian air di dalam bak destilasi,

karena meskipun radiasi yang diterima besar tetapi apabila ketinggian air di

dalam bak destilasi semakin bertambah maka dapat mengakibatkan semakin

lama air tersebut untuk panas dan menguap sehingga air yang dihasilkan

tidak banyak.

Pada alat yang sama dengan hari berbeda dan variasi ketinggian air di

dalam bak destilasi 29 mm, menghasilkan efisiensi teoritis sebesar 38,39%,

dengan radiasi surya yang datang sebesar 419,34 watt/m2, dan jumlah air yang dihasilkan sejumlah 0,88 kg/m2. Efisiensi yang diperoleh pada variasi ketinggian air 17 mm lebih tinggi bila dibandingkan dengan variasi 12 mm

dan 29 mm, hal ini disebabkan karena pada hari tersebut saat pengambilan

data radiasi surya yang diterima tinggi pada jam ke- 1 sampai dengan jam

karena air masih mempunyai sifat menyimpan panas sehingga efisiensi

teoritis yang dihasilkan menjadi tinggi. Sementara untuk hasil air yang

diperoleh lebih sedikit bila dibandingkan dengan dua variasi sebelumnya

karena efisiensi teoritis itu dilihat berdasarkan massa uap yang diperoleh dan

energi matahari yang datang, sedikitnya hasil air yang diperoleh

kemungkinan dikarenakan sulitnya uap tersebut untuk mengembun sehingga

hasil air yang diperoleh sedikit. Faktor dari pengembunan itu ada dua yaitu

perbedaan temperatur dan tekanan, proses pengembunan itu membutuhkan

tekanan yang tinggi sementara proses penguapan membutuhkan tekanan

yang rendah dan proses pengembunan membutuhkan temperatur yang

rendah sementara proses penguapan membutuhkan temperatur yang tinggi.

Sehingga jika massa uap air tersebut banyak dan tekanan uap air tersebut

tinggi tetapi apabila suhu untuk proses pengembunan tidak sesuai dengan

tekanan yang diberikan maka pengembunan tidak akan terjadi dan

menyebabkan hasil air destilasi yang diperoleh menjadi sedikit. Pada alat

destilasi konvensional (tanpa menggunakan kondensor pasif dan energy

recovery) didapatkan efisiensi teoritis rata-rata sebesar 64,87% (Gambar 5)

pada ketinggian air dalam bak destilasi 12 mm, dengan radiasi surya

rata-rata yang datang 391,15 watt/m2, dan hasil air rata-rata yang diperoleh 1,37 kg/m2.

Gambar 6 Grafik perbandingan efisiensi secara teoritis pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm.

Pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan

energy recovery satu tingkat dari Gambar 6 pada variasi ketinggian 12 mm

didapatkan efisiensi teoritis sebesar 44,68%, dengan radiasi surya yang

datang 409,22 watt/m2, dan hasil air yang diperoleh sejumlah 1,10 kg/m2. Pada variasi 17 mm didapatkan efisensi teoritis sebesar 62,53%, dengan

radiasi surya yang datang 344,90 watt/m2, dan hasil air yang diperoleh 2,10 liter/m2. Pada variasi 29 mm didapatkan efisiensi teoritis sebesar 31,96%, dengan radiasi surya yang datang 419,34 watt/m2, dan hasil air yang diperoleh sejumlah 1,74 kg/m2. Dari hasil air yang diperoleh pada alat destilasi air menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat

kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat di variasi 17 mm dan 29

mm (Gambar 10).

Gambar 7 Grafik efisiensi secara aktual pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya konvensional dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm.

Dari garafik dapat kita lihat efisiensi alat destilasi air energi surya

menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan

variasi ketinggian air dalam bak destilasi 12 mm menghasilkan efisiensi

secara aktual sebesar 32,79% , pada variasi ketinggian air 17 mm di bak

destilasi menghasilkan efisiensi secara aktual sebesar 27,09%, dan pada

variasi ketinggian air 29 mm di bak destilasi menghasilkan efisiensi secara

aktual sebesar 20,20% (Gambar 7). Pada alat destilasi konvensional (tanpa

kondensor pasif dan energy recovery) menghasilkan efisiensi aktual rata-rata

sebesar 33,54% pada ketinggian air 12 mm di bak destilasi. Dari grafik

tersebut dapat kita lihat bahwa efisiensi aktual pada variasi ketinggian air di

mm dan 29 mm, hal ini dikarenakan efisiensi aktual dilihat melalui massa

air hasil destilasi yang dihasilkan, semakin banyak massa air hasil destilasi

maka semakin tinggi juga efisiensi aktual yang dihasilkan karena rumus

untuk mencari efisiensi aktual adalah perbandingan dari massa air hasil

destilasi dikalikan dengan panas laten air dibagi dengan luasan alat dikalikan

energi surya yang datang.

Gambar 8 Grafik perbandingan efisiensi secara aktual pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm.

Dari grafik tersebut dapat dilihat pada alat destilasi air energi surya

menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat pada variasi

ketinggian air 12 mm dalam bak destilasi menghasilkan efisiensi secara

aktual sebesar 25,79%, pada variasi ketinggian air 17 mm di bak destilasi

menghasilkan efisiensi secara aktual sebesar 58,46%, dan pada variasi

sebesar 40,03% (Gambar 8), pada alat destilasi air energi surya

menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat lebih baik

pada variasi ketinggian 17 mm dan 29 mm bila dibandingkan dengan alat

destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery

dua tingkat dan hasil efisiensi aktual tertinggi pada alat destilasi air energi

surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat

sebesar 58,46 % pada variasi ketinggian air 17 mm di dalam bak destilasi.

Gambar 9 Grafik hasil air yang diperoleh pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya konvensional dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm.

Hasil air dari alat destilasi energi surya menggunakan kondensor pasif

dan energy recovery dua tingkat pada variasi 12 mm ketinggian air di dalam

bak destilasi didapatkan sejumlah 1,40 kg/m2, dengan radiasi surya yang datang 409,22 watt/m2 (Gambar 9). Pada variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 17 mm didapatkan hasil air sejumlah 0,97 kg/m2 dengan radiasi

surya yang datang 344,90 watt/m , dan pada variasi ketinggian air pada bak

destilasi 29 mm menghasilkan air sejumlah 0,88 kg/m2 dengan radiasi surya yang datang 419,34 watt/m2. Dalam hal ini variasi ketinggian air di dalam bak destilasi mempengaruhi jumlah air yang didapatkan meskipun radiasi

surya yang diterima besar. Meskipun radiasi surya besar namun apabila air

di dalam bak destilasi tinggi dapat menyebabkan penguapan yang terjadi

lebih lama sehingga menyebabkan jumlah air yang diperoleh sedikit. Pada

alat destilasi konvensional (tanpa menggunakan kondensor pasif dan energy

recovery) diperoleh hasil destilasi surya rata-rata 1,37 kg/m2 dengan ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm dan radiasi surya rata-rata yang

datang sebesar 391,15 watt/m2. Hasil air jika dibandingkan pada hari yang sama dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi sama yakni 12 mm

didapatkan bahwa hasil air dengan menggunakan kondensor pasif dan

energy recovery dua tingkat lebih banyak bila dibandingkan dengan alat

Gambar 10 Grafik perbandingan hasil air yang diperoleh pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dengan destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 12 mm, 17 mm dan 29 mm.

Pada alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor pasif dan

energy recovery satu tingkat pada variasi ketinggian air 12 mm di dalam bak

destilasi diperoleh hasil air 1,10 liter/m2 dengan radiasi surya yang datang sebesar 409,22 watt/m2. Pada variasi ketinggian air 17 mm di dalam bak destilasi diperoleh hasil air 2,10 liter/m2 dengan radiasi surya yang datang sebesar 344,90 watt/m2, dan pada variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 29 mm diperoleh hasil air 1,74 liter/m2 dengan radiasi surya yang diterima 419,34 watt/m2 (Gambar 10). Dari hasil tersebut pada variasi ketinggian air 17 mm dan 29 mm alat destilasi air menggunakan kondensor

pasif dan energy recovery satu tingkat menghasilkan air yang lebih banyak

energy recovery dua tingkat. Namun pada ketinggian 12 mm pada alat

destilasi air energi surya dengan kondensor pasif dan energy recovery satu

tingkat menghasilkan air yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan dua

variasi lainnya dan alat destilasi air energi surya menggunakan kondensor

BAB V

PENUTUP

5.1.Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat alat destilasi air energi surya menggunakan

kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat dan destilasi air

konvensional (tanpa menggunakan kondensor pasif dan energy

recovery), serta melakukan penelitian pada alat tersebut.

2. Pada penelitian ini ketinggian air di dalam bak destilasi sangat

berpengaruh terhadap efisiensi dan jumlah volume air yang dihasilkan.

Pada ketinggian air 12 mm di bak destilasi menghasilkan jumlah air yang

paling banyak dikarenakan proses penguapan lebih cepat berlangsung

dibandingkan dengan variasi ketinggian air di dalam bak destilasi 17 mm

dan 29 mm. Pada alat menggunakan kondensor pasif dan energy

recovery dua tingkat menghasilkan air terbanyak pada ketinggian air 12

mm yakni 1,40 kg/m2 sementara pada alat menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat menghasilkan air terbanyak pada

ketinggian air 17 mm yakni 2,10 kg/m2.

3. Pada variasi alat destilasi menggunakan kondensor dan energy recovery

dua tingkat menghasilkan efisiensi teoritis tertinggi selama pengambilan

data yakni 44,20% dan efisiensi aktual 27,09% dengan hasil air yang

diperoleh 0,97 kg/m2 dengan rata-rata radiasi surya yang datang dalam sehari sebesar 344,90 watt/m2. Pada variasi menggunakan kondensor

pasif dan energy recovery satu tingkat menghasilkan efisiensi teoritis

tertinggi selama pengambilan data yakni 62,53 % dan efisiensi aktual

58,46 % dengan hasil air yang diperoleh 2,10 liter/m2 dengan rata-rata radiasi surya yang datang dalam sehari sebesar 344,90 watt/m2

5.2.Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat membuat model alat

destilasi air energi surya dengan variasi yang berbeda.

2. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat menggunakan sensor yang

lebih baik lagi agar tidak terjadi kesalahan dalam pencatatan data.

3. Dalam proses pengambilan data dilakukan pada permukaan tanah yang

rata agar mendapatkan kondisi ketinggian air yang seimbang pada setiap

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed, H.M. (2012). Experimental Investigations of Solar Stills Connected to External Passive Condensers, Journal of Advanced Science and Engineering Research, 2, pp 1-11

Arismunandar, Wiranto.(1995). Teknologi Rekayasa Surya, Jakarta : Pradnya Paramita.

El-Bahi, A.; Inan, D., (1999), Analysis of a parallel double glass solar still with separate condenser, Renewable Energy, 17, 4, pp 509–521

El-Bahi, A. Inan, D., (1999), A Solar Still With Minimum Inclination, Coupled To An Outside Condenser, Desalination Vol. 123, pp 79-83

Fath, H.E.S.; Samy M. Elsherbiny, S.M. (1993). Effect of adding a passive condenser on solar still performance, Energy Conversion and Management, 34, 1, pp 63–72

Fath, H.E.S; Elsherbiny, S.M.,; Ghazy, A. (2004). A Naturally Circulated Humidifying/Dehumidifying Solar Still With A Built-In Passive Condenser, Desalination, 169, pp 129–149

Kalbasi, R., esfahani, M.,N. (2010). Multi-Effect Passive Desalination System, An Experimental Approach, World Applied Sciences Journal, Vol. 10,10, pp 1264-1271

Kunze, H. (2001). A New Approach To Solar Desalination For Small-And Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41

Tanaka, H., Nakatake, Y. (2005). Factors Influencing The Productivity Of A Multiple-Effect Diffusion-Type Solar Still Coupled With A Flat Plate Reflector, Desalination Vol. 186, pp 299-310

LAMPIRAN

Lampiran 1

Gambar alat destilasi konvensional

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat

Lampiran 2 TABEL UAP t °C Ps Bar hfg kJ/kg 0.01 0.006112 2500.8

1 0.006566 2498.3

2 0.007054 2495.9

3 0.007575 2493.6

4 0.008129 2491.3

5 0.008719 2488.9

6 0.009346 2486.6

7 0.01001 2484.3

8 0.01072 2481.9

9 0.01147 2479.6

10 0.01227 2477.2

11 0.01312 2474.9

12 0.01401 2472.5

13 0.01497 2470.2

14 0.01597 2467.8

15 0.01704 2465.5

16 0.01817 2463.1

17 0.01936 2460.8

18 0.02063 2458.4

19 0.02196 2456.0

20 0.02337 2453.7

21 0.02486 2451.4

22 0.02642 2449.0

23 0.02808 2446.6

24 0.02982 2444.2

25 0.03166 2441.8

26 0.03360 2439.5

27 0.03564 2437.2

28 0.03778 2434.8

29 0.04004 2432.4

30 0.04242 2430.0

32 0.04754 2425.3

34 0.05318 2420.5

36 0.05940 2415.8

38 0.06624 2411.0

40 0.07375 2406.2

44 0.09100 2396.6

46 0.1009 2391.8

48 0.1116 2387.0

50 0.1233 2382.1

55 0.1574 2370.1

60 0.1992 2357.9

65 0.2501 2345.7

70 0.3116 2333.3

75 0.3855 2320.8

80 0.4736 2308.3

85 0.5780 2295.6

90 0.7011 2282.8

95 0.8453 2269.8

100 1.01325 2256.7

39

LAMPIRAN

Lampiran 1

Gambar alat destilasi konvensional

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery satu tingkat

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat

41

Gambar alat destilasi menggunakan kondensor pasif dan energy recovery dua tingkat

Gambar microcontroller

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

43 Lampiran 2 TABEL UAP t °C Ps Bar hfg kJ/kg

0.01 0.006112 2500.8

1 0.006566 2498.3

2 0.007054 2495.9

3 0.007575 2493.6

4 0.008129 2491.3

5 0.008719 2488.9

6 0.009346 2486.6

7 0.01001 2484.3

8 0.01072 2481.9

9 0.01147 2479.6

10 0.01227 2477.2

11 0.01312 2474.9

12 0.01401 2472.5

13 0.01497 2470.2

14 0.01597 2467.8

15 0.01704 2465.5

16 0.01817 2463.1

17 0.01936 2460.8

18 0.02063 2458.4

19 0.02196 2456.0

20 0.02337 2453.7

21 0.02486 2451.4

22 0.02642 2449.0

23 0.02808 2446.6

24 0.02982 2444.2

25 0.03166 2441.8

26 0.03360 2439.5

27 0.03564 2437.2

28 0.03778 2434.8

29 0.04004 2432.4

30 0.04242 2430.0

32 0.04754 2425.3

34 0.05318 2420.5

36 0.05940 2415.8

38 0.06624 2411.0

40 0.07375 2406.2

42 0.08198 2401.4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

44 0.09100 2396.6

46 0.1009 2391.8

48 0.1116 2387.0

50 0.1233 2382.1

55 0.1574 2370.1

60 0.1992 2357.9

65 0.2501 2345.7

70 0.3116 2333.3

75 0.3855 2320.8

80 0.4736 2308.3

85 0.5780 2295.6

90 0.7011 2282.8

95 0.8453 2269.8

100 1.01325 2256.7