Peningkatan unjuk kerja alat destilasi air energi surya dengan kolektor pelat datar pipa seri - USD Repository

  

PENINGKATAN UNJUK KERJA ALAT DESTILASI AIR

ENERGI SURYA DENGAN KOLEKTOR PELAT DATAR PIPA

SERI

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

  

IQBAL HARIYADI

NIM : 085214063

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

ENHANCEMENT OF SOLAR WATER DISTILLATION TOOL

PERFORMANCE USING FLAT PLATE PIPE SERIES

COLLECTOR

FINAL PROJECT

Presented As Partial Fulfilment of The Require

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

  

In Mechanical Engineering

BY :

  

IQBAL HARIYADI

NIM : 085214063

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

INTISARI

  Air bersih merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum dan memasak. Air yang ada saat ini sering terkontaminasi dengan tanah, garam (air laut) atau bahan lain yang berbahaya bagi kesehatan. Air dalam kondisi ini dapat mengganggu kesehatan jika digunakan, untuk itu air tersebut harus dijernihkan lebih dahulu.

  Melalui peneletian ini dapat mengetahui perbedaan unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor plat datar pipa seri dengan alat destilasi umum yang ada dipasaran. Fungsi penambahan kolektor adalah untuk menaikkan temperatur air di dalam alat destilasi. Unjuk kerja alat destilasi dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan dan efisiensi alat.

  Alat destilasi air energi surya pada penelitian ini terdiri dari 2 (dua) konfigurasi alat yang meliputi alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dan alat destilasi dengan menggunakan kolektor. Setiap konfigurasi alat terdiri dari tanki reservoir, pipa, destilator dan penampung air destilasi. Dimensi dari kolektor yang digunakan pada penelitian ini adalah 1 meter x 0,5 meter. Sedangkan dimensi destilator pada penelitian ini adalah 0.5 meter x 1 meter.

  Pada penelitian ini menggunakan 2 variasi utama yaitu variasi penambahan kolektor dan variasi massa air kontaminasi dalam destilator, yaitu sebesar 2,5 kg, 3,75 kg dan 5 kg.

  Hasil dari alat destilasi berupa air bersih yang layak digunakan sesuai dengan hasil uji laboratorium yang telah dilakukan. Terjadi peningkatan unjuk kerja antara alat destilasi yang umum dipasaran dengan alat destilasi menggunakan kolektor pelat datar seri yakni pada saat massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg eunjuk kerja alat tanpa menggunakan kolektor adalah 29,51% sedangkan alat destilasi menggunakan kolektor adalah 49,42%. Untuk massa air dalam destilator sebesar 3,75 perbandingan efisiensi unjuk kerja alat destilasi tanpa dan menggunakan kolektor adalah 23,135 dan 41,08%,, sedangkan perbandingan unjuk kerja alat destilasi tanpa dan menggunakan kolektor saat massa air dalam destilator sebesar 5 kg adalah 34,2% dengan 71,76%.

  Kata kunci : destilasi, kontaminasi, kolektor, destilator, efisiensi

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur saya hadiratkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya tugas akhir ini yang berjudul “Peningkatan Unjuk Kerja

  Destilasi Air Energi Surya Dengan Kolektor Pelat Datar Pipa Seri ” dapat diselesaikan dengan baik dan merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Dalam penyusunan laporan naskah ini juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Ir P.K Purwadi M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin dan selaku pembimbing akademik

  3. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  5. Laboran (Ag. Rony Windaryawan) yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

  6. Orang tua saya Ali Munawar dan Baiq Komariah serta saudara-saudara

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .........................................................................................i

TITLE

  …………………………………………………………………………….ii

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

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

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .........................vi

  

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

KATA PENGANTAR ...................................................................................viii

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

DAFTAR TABEL ..........................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................xvi

  

BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.l Latar Belakang .......................................................................................... 1

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

  1.3 Manfaat ..................................................................................................... 3

  1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

  

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 5

  2.1 Pengertian Destilasi Menurut Ahli ........................................................... 5 2.2 ................................................................................ 5

  Perpindahan Panas

  2.3 Alat Destilasi Tenaga Surya……............................................... .............. 5

  2.4 Unjuk Kerja Alat Destilasi Tenaga Surya ................................................ .7

  2.5 Penelitian yang Pernah Dilakukan............................................................ 10

  

BAB III. METODE PENELITIAN.............................................. ......................... 12

  3.1 Skema Alat ............................................................................................... 12

  3.2 Alat Tambahan .......................................................................................... 14

  3.3 Variabel yang Divariasikan ...................................................................... 15

  3.4 Variabel yang Diukur ................................................................................ 16

  3.5 Langkah Penelitian .................................................................................... 17

  

BAB IV. PEMBAHASAN ....................................................................................... 16

  4.1 Data Penelitian .......................................................................................... 18

  4.2 Perhitungan Data ....................................................................................... 24

  

BAB V. PENUTUP .................................................................................................. 54

  5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 56

  5.2 Saran ......................................................................................................... 57

  5.3 Daftar Pustaka .......................................................................................... 58

LAMPIRAN ............................................................................................................. 59

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam dsetilator sebesar 2,5 kg pada percobaan pertama

  18 Tabel 4.2 data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam dsetilator sebesar 2,5 kg pada percobaan kedua

  19 Tabel 4.3 data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam dsetilator sebesar 3,75 kg pada percobaan pertama

  20 Tabel 4.4 data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam dsetilator sebesar 3,75 kg pada percobaan kedua

  21 Tabel 4.5 data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam dsetilator sebesar 5 kg pada percobaan pertama

  22 Tabel 4.6 data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam dsetilator sebesar 5 kg pada percobaan kedua

  23 Tabel 4.7 hasil efisiensi laten destilator pada alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan pertama

  30 Tabel 4.8 hasil efisiensi sensibel kolektor pada alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan pertama

  30

Tabel 4.9 hasil efisiensi laten destilator pada alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi

  massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan pertama

  31 Tabel 4.10 hasil efisiensi laten destilator pada alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan kedua

  31 Tabel 4.11 hasil efisiensi sensibel kolektor pada dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan kedua

  32 Tabel 4.12 hasil efisiensi laten destilator pada alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan kedua

  32 Tabel 4.13 hasil efisiensi laten destilator dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan pertama

  33 Tabel 4.14 hasil efisiensi sensibel kolektor alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan pertama

  33

Tabel 4.15 hasil efisiensi laten destilator pada alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi

  massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan pertama

  34 Tabel 4.16 hasil efisiensi laten destilator alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan kedua

  34 Tabel 4.17 hasil efisiensi sensibel kolektor alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan kedua

  35 Tabel 4.18 hasil efisiensi laten destilator tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan kedua

  35 Tabel 4.19 hasil efisiensi laten destilator alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 5 kg pada percobaan pertama

  36 Tabel 4.20 hasil efisiensi sensibel kolektor alat dsetilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 5 kg pada percobaan pertama

  36

Tabel 4.21 hasil efisiensi laten destilator alat destilasi tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan

  variasi massa air dalam destilator sebesar 5 kg pada percobaan pertama

  37 Tabel 4.22 hasil efisiensi laten destilator alat destilasi dengan menggunakan kolektor plat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 5 kg pada percobaan kedua

  37 Tabel 4.23 hasil efisiensi sensibel kolektor alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 5 kg pada percobaan kedua

  38 Tabel 4.24 hasil efisiensi laten destilator alat dsetilasi tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa seri dengan variasi massa air dalam destilator sebesar 5 kg pada percobaan kedua

  38

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema alat destilasi energi surya yang umum

  6 Gambar 3.1 Skema alat destilasi tenaga surya tanpa menggunakan kolektor

  12 Gambar 3.2 Skema alat destilasi energi surya menggunakan kolektor

  13 Gambar 3.3 Detil bagian kolektor pelat datar seri

  13 Gambar 3.4 Solar meter

  14 Gambar 3.5 Gelas ukur

  14 Gambar 3.6 Termokopel

  15 Gambar 3.7 Variasi ketinggian air terhadap alat destilasi

  16 Gambar 4.1 Diagram perbandingan volume output alat destilasi dengan massa air dalam destilator sebsar 2,5 kg, 3,75 kg, 5 kg

  39 Gambar 4.2 Diagram perbandingan efisiensi laten destilator dengan kolektor pelat datar seri dengan massa air dalam destilator sebsar 2,5 kg, 3,75 kg, 5 kg

  40 Gambar 4.3 Diagram perbandingan efisiensi laten destilator tanpa kolektor pelat datar seri dengan massa air dalam destilator sebsar 2,5 kg, 3,75 kg, 5 kg

  41 Gambar 4.4 Diagram perbandingan efisiensi sensibel kolektor dengan kolektor pelat datar seri dengan massa air dalam destilator sebsar 2,5 kg, 3,75 kg, 5 kg

  43

Gambar 4.5 Grafik perbandingan waktu dengan volume output alat destilasi pada saat massa air dalam destilator 2,5 kg

  45 Gambar 4.6 Grafik perbandingan waktu dengan volume output alat destilasi pada saat massa air dalam destilator 3,75 kg

  45 Gambar 4.7 Grafik perbandingan waktu dengan volume output alat destilasi pada saat massa air dalam destilator 5 kg

  46 Gambar 4.8 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor dengan waktu pada saat massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg, 3,75 kg, 5 kg

  47 Gambar 4.9 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor dengan waktu dengan massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg

  49 Gambar 4.10 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor dengan waktu dengan massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg

  49 Gambar 4.11 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor dengan waktu dengan massa air dalam destilator sebesar 5 kg

  50 Gambar 4.12 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dengan waktu dengan massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg

  51

Gambar 4.13 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dengan waktu dengan massa air

  dalam destilator sebesar 3,75 kg

  52 Gambar 4.14 Grafik perbandingan efisiensi total alat destilasi tanpa menggunakan kolektor dengan waktu dengan massa air dalam destilator sebesar 5 kg

  52 Gambar 4.15 Grafik perbandingan kondisi kandungan kimiawi dan biologi setelah dan sebelum mengalami proses destilasi

  54

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang Air bersih merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum dan memasak. Air yang ada sering terkontaminasi dengan tanah, garam (air laut) atau bahan lain. Air dalam kondisi ini dapat mengganggu kesehatan jika digunakan, untuk itu air tersebut harus dijernihkan lebih dahulu.

  Beberapa daerah di Indonesia seharusnya menjadi sumber air bersih pada daerah tertentu, namun keadaan yang ada mereka sangat sulit untuk mendapatkan keberadaan air bersih didaerah mereka, hal ini dikarenakan air bersih yang dahulunya sering mereka gunakan untuk mandi, minum, masak sekarang telah terkontaminasi oleh zat-zat berbahaya seperti logam berat, bakteri sehingga sangat berbahaya jika digunakan terus menerus.

  Terdapat beberapa cara penjernihan air kontaminasi diantaranya dengan menggunakan alat destilasi energi surya. Alat destilasi tenaga surya ini memiliki beberapa kelebihan dibandingkan alat destilasi yang lainnya yaitu pada harga pembuatan alat ini masih cukup terjangkau, murah dalam pengoperasian, mudah dalam perawatan.

  Unjuk kerja suatu alat destilasi surya ditentukan oleh jumlah air bersih yang dapat dihasilkan, efisiensi laten destilator dan efisiensi alat destilasi. Banyak faktor yang mempengaruhi jumlah air destilasi yang dihasilkan diantaranya: keefektifan absorber dalam menyerap energi surya, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap air, jumlah massa/volume air yang ada di alat destilasi, temperatur awal air masuk ke dalam alat destilasi, intensitas panas radiasi yang diterima oleh alat, dan kefektifan alat menguapkan air kontaminasi. Absorber harus terbuat dari bahan dengan absorbtivitas energi surya yang baik serta arbsober hendaknya mempunyai daya konduktifitas termal yang baik, untuk meningkatkan absorbtivitas umumnya absorber dicat hitam. Kaca penutup tidak boleh terlalu panas, jika kaca terlalu panas maka uap akan sukar mengembun. Jumlah massa/ volume air yang ada di dalam alat destilasi tidak boleh terlalu banyak karena akan memperlama proses penguapan air. Tetapi jika massa/ volume air dalam alat terlalu sedikit maka alat destilasi dapat rusak karena terlalu panas (umumnya kaca penutup akan pecah). Temperatur air masuk alat destilasi harus diusahakan sudah tinggi. Semakin tinggi temperatur air masuk alat destilasi maka air jernih yang dihasilkan akan semakin banyak sehingga unjuk kerja alat destilasi semakin meningkat. Cara yang dapat digunakan untuk mempertinggi temperatur air masuk alat destilasi adalah dengan pemanasan awal air yang akan didestilasi misalnya dengan menggunakan kolektor pelat datar.

  Informasi tentang unjuk kerja alat destilasi yang menggunakan kolektor pelat datar di Indonesia belum banyak sehingga masih perlu dilakukan banyak penelitian tentang hal ini.

1.2 Tujuan 1.

  Mengetahui unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar untuk menaikkan temperatur air masuk alat destilasi.

  2. Membandingkan efisiensi laten destilator alat destilasi tenaga surya menggunakan dan tanpa kolektor pelat datar seri

3. Menghasilkan air bersih

1.3 Manfaat 1.

  Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi alat destilasi dengan energi surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

3. Meningkatkan taraf kesehatan masyarakat.

1.4 Batasan Masalah

  Alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar seri dan alat destilasi tanpa menggunakan kolektor mempunyai perbedaan pada desain dan karakteristiknya. Desain alat destilasi tanpa kolektor lebih sederhana sehingga lebih mudah dalam pembuatannya dan murah, namun temperatur yang dihasilkan oleh alat ini lebih rendah jika dibandingkan dengan alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar seri.

  Berdasarkan perbedaan karakteristik kolektor tersebut maka unjuk kerja alat destilasi yang dihasilkan sangat bergantung pada cara menaikan suhu air kontaminasi dan unjuk kerja oleh masing-masing alat.

  Pada penelitian ini akan digunakan 2 (dua) jenis alat destilasi yakni : (1) alat destilasi tanpa kolektor, (2) alat destilasi dengan kolektor pelat datar seri untuk diteliti pengaruhnya terhadap unjuk kerja alat destilasi. Jumlah massa atau volume air dalam alat destilasi juga akan divariasikan sebanyak 3 (tiga) variasi yakni 2,5 kg, 3,75 kg dan 5 kg. Unjuk kerja alat destilasi dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor dan efisiensi alat.

  Untuk pengambilan sampel data dilakukan sebanyak 2 kali hal ini bertujuan untuk mendapatkan data yang lebih akuarat, dengan penganmbilan sampel data dilakukan secara bersama-sama antara alat destilasi tanpa kolektor dengan alat dengan menggunakan kolektor hal ini bertujuan untuk mempermudaha dalam membandingkan unjuk kerja alat ini.

  Dalam penelitian ini kami menggunakan alat-alat pembantu seperti : solar meter, termokopel, gelas ukur, dan logger termokopel.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Pengertian distilasi menurut ahli Menurut Jabir ibn Hayyan distilasi adalah cara memisahkan benda cair melalui perbedaan titik didihnya, diciptakan sekitar tahun 800 oleh ilmuwan terkemuka

  Islam, yang mengubah alkemi menjadi ilmu kimia, menemukan berbagai alat dan proses dasar yang masih kita gunakan hingga kini

  2.2. Perpindahan panas Proses perpindahan kalor pada alat destilasi tenaga surya dapat terjadi secara : 1.

  Konduksi merupakan perpindahan kalor yang tejadi dimana energi kalornya berpindah sedangkan zat perantaranya tidak bergerak.

  2. Konveksi adalah perpindahan panas antara fluida yang bergerak dengan benda padat.

  3. Radiasi merupakan perpindahan kalor melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain.

  2.3 Alat Distilasi Tenaga Surya Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat destilasi energi surya pada umumnya adalah plat absorber dan kaca penutup. Absorber berfungsi sebagai penyerap energi surya untuk memanasi air yang akan didestilasi. Kaca penutup berfungsi sebagai kondenser yang berfungsi mengembunkan uap air. Bagian lain yang umum terdapat pada kolektor destilasi adalah saluran masuk air terkontaminasi, saluran keluar air destilasi dan permukaan reflektif untuk memantulkan energi surya yang datang ke absorber. Komponen penting diluar kolektor adalah pengatur ketinggian air yang mengatur jumlah air dalam alat agar tidak terlalu banyak.

  Proses destilasi meliputi penguapan dan pengembunan air. Air yang terkontaminasi menguap karena mendapat kalor dari absorber, bagian yang menguap hanya air sedangkan bahan kontaminasi tertinggal di absorber. Uap naik keatas dan bersentuhan dengan kaca, karena temperatur kaca bagian luar lebih rendah dari temperatur bagian dalam kolektor maka air mengembun. Embun mengalir ke saluran keluar karena posisi kaca yang miring.

Gambar 2.1. Skema alat destilasi energi surya yang umum

  2.4 Unjuk Kerja Alat Destilasi Tenaga Surya Unjuk kerja alat destilasi energi surya dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor dan efisiensi alat destilasi. Efisiensi alat destilasi terdiri dari efisiensi sensibel kolektor dan efisiensi laten destilator. Efisiensi sensibel kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air dalam kolektor dari temperatur awal sampai temperatur penguapan dengan jumlah energi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Efisiensi sensibel kolektor dapat dihitung dengan persamaan :

  (1) dengan :

2 A C : luasan kolektor (m )

  C : panas jenis air (J/(kg.K))

  P

  dt : lama waktu pemanasan (detik)

  

2

G : radiasi surya yang datang (W/m )

  : laju aliran massa pada didalam kolektor (kg/detik) ΔT : kenaikan temperatur air (C) Laju aliran massa dalam kolektor ( ) dapat dihitung dengan persamaan : (2) dengan :

  : laju aliran massa dalam kolektor (kg/detik) d : diameter pipa tembaga (m) : panjang pipa tembaga (m) dt : lama waktu pemanasan (detik)

  Efisiensi laten destilator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi laten destilator dapat dihitung dengan persamaan :

  

  

  t C fg L

  G d t A h m

  . .

  

  (3) dengan : A

  C

  : luasan kolektor (m

  2

  ) dt : lama waktu pendidihan (detik) h : panas laten air (J/(kg))

  fg _g

  m : massa uap air (kg) _g Massa uap fluida kerja (m ) dapat dihitung dengan:

  

m   

  V

  (4)

  g

  dengan:

  3

   : massa jenis uap (kg/m )

3 V : volume uap air (m )

  Efisiensi kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang berguna (menaikkan temperatur dan menguapkan air) dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu atau efisiensi kolektor merupakan jumlah efisiensi sensibel dan efisiensi laten destilator. Efisiensi alat destilasi dapat dihitung dengan persamaan :

  x     (5)

  

C S L

  dengan:  S : efisiensi sensibel kolektor  L : efisiensi laten kolektor

  Efisiensi alat destilasi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi alat destilasi sama dengan efisiensi laten

     Alat L (6)

  2.5 Penelitian yang pernah dilakukan Alat destilasi energi surya konvensional umumnya dapat menghasilkan air bersih 2 liter per hari tiap satu meter persegi luasan kolektor. Keuntungan alat destilasi energi surya sebagai penjernih air diantaranya tidak memerlukan biaya tinggi dalam pembuatannya, pengoperasian dan perawatannya mudah (Kunze, 2001). Alat destilasi air laut energi surya menggunakan arang sebagai absorber sekaligus sebagai sumbu menghasilkan efisiensi 15% diatas alat destilasi jenis sumbu. Pada penelitian ini alat destilasi diposisikan miring dan air laut dialirkan dari satu sisi alat kesisi lain yang lebih rendah (Naim et. al., 2002a). Penelitian alat destilasi energi surya menggunakan penyimpan panas dengan material

  2

  berubah fasa menghasilkan air destilasi 4,536 L/m dalam 6 jam atau setara dengan efisiensi 36,2%. Material penyimpan panas yang digunakan adalah air lilin parafin dan minyak parafin. Dengan menggunakan bahan penyimpan panas alat destilasi ini dapat bekerja siang dan malam (Naim et. al., 2002b). Penelitian alat destilasi surya satu tingkat menggunakan aspal sebagai penyimpan panas dapat bekerja siang dan malam. Efisiensi yang dihasilkan sampai 51%. Proses destilasi pada malam hari memberikan kontribusi sebanyak 16% dari total air destilasi yang dihasilkan. Alat destilasi ini dilengkapi dengan penyembur air (Badran, 2007). Penelitian alat destilasi energi surya jenis kolam tunggal seluas

  2

  3m di Amman, Jordania menggunakan campuran garam, pemberian warna lembayung dan arang untuk meningkatkan daya serap air terhadap energi surya menghasilkan peningkatan efisiensi sebesar 26% (Nijmeh et. al., 2005)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Skema Alat Alat destilasi tenaga surya dalam penelitian ini terdiri dari 2 konfigurasi

  alat, yaitu ditunjukkan Gambar 3.1 dan 3.2 : Gambar 3.1. Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan kolektor.

  Air hasil destilasi Tanki Reservoir

  Selang Destilator

  Keran pengatur arah aliran air

Gambar 3.2. Skema alat destilasi dengan menggunakan kolektorpelat datar seri

  Detil bagian-bagian kolektor pelat datar yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.3.

  Rangka Mesin

  Tanki Reservoir

  Destilator Kolektor pelat datar seri

  Pipa tembaga seri Pelat datar tembaga tutup

1.2 Alat Tambahan a.

  Solar meter Solar meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya

  2

  radiasi matahari per satuan luas dengan satuan Watt/m . Berikut ini adalah solar meter yang digunakan dalam penelitian.

Gambar 3.4. Solar meter b.

  Gelas ukur Gelas ukur adalah alat yang digunakan untuk menampung dan sekaligus untuk menghitung jumlah air hasil destilasi. Gelas ukur yang digunakan terbuat dari bahan plastik dengan kapasitas 500 ml.

Gambar 3.5. Gelas ukur c.

  Termokopel Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur suatu benda. Untuk melihat besarnya temperatur dapat dilihat pada logger yang dapat terlihat oleh Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Logger Termokopel

  3.3 Variabel Yang Divariasikan Berikut adalah variabel yang divariasikan: Konfigurasi alat destilasi: (1) tanpa menggunakan kolektor dan (2) menggunakan kolektor Jumlah massa / volume air dalam alat destilasi: 2,5 kg, 3,75 kg, dan 5 kg

  (b). Posisi air 7,5 mm (a). Posisi air 5 mm

Gambar 3.7 variasi ketinggian air terhadap alat destilasi

  (c). Posisi air 10 mm

  = 0,005m x 1m x 0,5m = 0,0025m

3 Jadi, volume yang didapat adalah 0,0025 m

  3

  . Karena massa jenis air adalah 1000kg/m

  3 , maka massa air sama dengan 2,5 kg.

  Perhitungan di atas dipakai juga pada variasi kedua dan ketiga.

  Berikut adalah contoh perhitungan massa air di dalam kotak destilator: Variasi pertama: Volume air = tinggi air x panjang alat destilasi x lebar alat destilasi

3.4. Variabel yang Diukur

  Temperatur air masuk kolektor disimbolkan sebagai T2 c. Temperatur air keluar dari kolektor dan menuju kotak destilator disimbolkan sebagai T

  3 .

  d.

  Temperatur air di dalam destilator disimbolkan sebagai T 4 .

  b.

  Dalam penelitian ini, variabel yang diukur adalah sebagai berikut : a.

  Temperatur kaca destilator disimbolkan sebagai T 1 . e.

  Volume air yang dihasilkan oleh alat destilasi dan ditampung di dalam gelas ukur.

  f.

  Radiasi matahari selama proses pengambilan data yang diukur menggunakan solar meter.

3.5. Langkah Penelitian

  Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada Gambar 2 dan Gambar 3.

2. Kedua konfigurasi alat destilasi dijemur di bawah sinar matahari langsung secara bersamaan.

  3. Pengambilan data radiasi matahari dilakukan setiap 5 menit dan volume air hasil destilasi setiap 10 menit. Pengambilan data dilakukan selama 2 hari untuk tiap variasi jumlah massa atau volume air dalam alat destilasi.

  4.

  2 ), temperatur air

  Data yang dicatat adalah temperatur air mula-mula (T setelah selang waktu tertentu (T ), jumlah massa atau volume air

  3

  destilasi yang dihasilkan (m), radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G) dan lama waktu pencatatan data (dt).

BAB IV PEMBAHASAN Alat destilasi pada penelitian ini mempunyai 2 variasi yaitu : 1. Alat Destilasi Menggunakan kolektor pelat datar seri 2. Alat Destilasi tanpa manggunakan kolektor Selain variasi penggunaan kolektor, penelitian ini menggunakan variasi massa air kontaminasi dalam destilator yaitu sebanyak 2,5 kg, 3,75 kg dan 5 kg. Dimana untuk setiap jenis variasi kami melakukan 2 kali pengambilan data agar

  57 160 40 881

  59

  54

  58 45 865

  55

  29

  52

  60

  51

  55

  53

  28

  53

  70

  59

  53

  58 35 829

  56

  29

  90

  29

  58

  29

  61

  57

  29

  51

  59

  53

  59 245 60 864

  56

  53

  57

  57 110

  53

  59 55 873

  55

  27

  53

  58

  52

  59 200 50 846

  50

  mendapatkan hasil yang lebih valid. Seperti pada tabel data berikut ini :

Tabel 4.1. Tabel data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan pertama

  ( ⁰C)

  53

  59

  50

  40 10 835

  15

  (ml) 5 800

  ⁰C) Volume

  T4 (

  ⁰C) T3

  57

  T2 (

  ( ⁰C)

  (ml) T1

  ⁰C) Volume

  T4 (

  T1 (⁰C)

  (Watt/m2) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor

  Radiasi Matahari

  Waktu (menit ke)

  29

  63 15 876

  59 125 30 827

  28

  58

  29

  50

  45

  57

  49

  59 25 710

  57

  53

  51

  60

  50

  85 20 889

  60

  56

  29

  54

  30

  58

  52

Tabel 4.1. Tabel data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan pertama (lanjutan)

  58

  57

  61 25 823

  44

  50

  60

  50

  29

  64 105 30 700

  51

  44

  48

  51

  28

  56

  64 35 778

  51

  29

  51

  90

  57

  (ml) 5 876

  10

  45 10 873

  49

  51

  50

  30

  62 15 873

  46

  51

  51

  40

  52

  28

  58

  62

  90 20 815

  53

  53

  T4 (

  53

  54 140

  51

  30

  57

  62 220 60 723

  52

  57

  29

  63 55 745

  57

  61 65 715

  51

  56 165

  52

  28

  58

  53

  56

  27

  64 45 102

  57

  63 135 40 734

  50

  51

  52

  29

  58

  52

  29

  52 120

  53

  30

  57

  63 185 50 257

  53

  53

  52

  ⁰C) Volume

  ( ⁰C)

  Waktu (menit ke)

  27

  50

  29

  56

  62 340 80 775

  50

  59

  52

  57

  50

  61 85 705

  53

  58 200

  50

  28

  57

  60 370 90 765

  57 170

  62 75 820

  56

  T2 (

  Radiasi Matahari

  (Watt/m2) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor

  T1 (⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) T1

  ( ⁰C)

  ⁰C) T3

  56

  ( ⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) 70 858

  52

  57

  53

  28

  54

  51

  ⁰C) T3

  Waktu (menit ke)

  57

  53

  28

  57

  59 Total 260 ml

  total 450 ml

Tabel 4.2. Tabel data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan kedua

  Radiasi Matahari

  61 450 110 707

  (Watt/m2) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor

  T1 (⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) T1

  ( ⁰C)

  T2 (

  50

  57

  29

  60 419 100 876

  58

  60 95 724

  53

  58 230

  52

  28

  57

  51

  29

  59

  52

  29

  56

  61 105 723

  49

  58 260

  50

  63 240

Tabel 4.2. Tabel data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam destilator sebesar 2,5 kg pada percobaan kedua (lanjutan)

  60 35 865

  57

  62 100 30 645

  50

  56

  53

  30

  58

  51

  51

  58

  80

  52

  29

  58

  62 130 40 875

  50

  30

  65

  53

  61

  60 15 721

  50

  59

  40

  53

  31

  58

  80 20 180

  57

  51

  58

  52

  28

  59

  60 25 540

  48

  59

  30

  29

  52

  59

  51

  30

  57

  60 65 790

  51

  57 160

  29

  62 210 60 150

  57

  61 235 70 701

  52

  57

  52

  30

  58

  50

  58

  57

  52

  63 45 900

  51

  60 115

  52

  29

  58

  61 175 50 952

  59

  29

  51

  31

  59

  60 55 875

  49

  58 140

  52

  58

  51

  Waktu (menit ke)

  53

  57 63 280 85 105

  52

  54 225

  51

  29

  58

  64 330 90 567

  56

  50

  52

  29

  57

  64 95 798

  53

  58 250

  53

  28

  57

  56

  T2 (

  Radiasi Matahari

  (Watt/m2) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor

  T1 (⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) T1

  ( ⁰C)

  ⁰C) T3

  50

  ( ⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) 75 735 50 58 190

  50

  30

  57 65 280 80 798

  30

  63 395 100 897

  60

  T2 (

  Radiasi Matahari

  (Watt/m2) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor

  T1 (⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) T1

  ( ⁰C)

  ⁰C) T3

Tabel 4.3. Tabel data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan pertama

  ( ⁰C)

  T4 (

  ⁰C) Volume

  (ml) 5 845

  15

  40 10 765

  49

  Waktu (menit ke)

  total 465 ml

  52

  50

  59

  51

  28

  57

  62 105 456

  46

  56 280

  28

  63 Total 280 ml

  57

  64 465 110 820

  55

  56

  52

  29

  56

  62

Tabel 4.3. Tabel data alat destilasi tenaga surya dengan massa air dalam destilator sebesar 3,75 kg pada percobaan pertama (lanjutan)

  29

  29

  57

  63 35 875

  50

  59

  80

  53

  57

  58

  62 160 40 876

  49

  60

  50

  30

  58

  64 45 789

  52

  51

  61 105

  51

  51

  29

  57

  61

  80 20 764

  50

  59

  29

  64 125 30 756

  58

  63 25 654

  49

  57

  60

  52

  30

  56

  50

  52

  60

  51

  61 150

  53

  29

  58

  65 270 70 876

  50

  58

  28

  63 65 780

  57

  64 75 863

  51

  59 165

  50

  30

  58

  50

  58

  29

  63 55 865

  59

  63 195 50 765

  49

  58

  54

  28

  58

  49

  31

  59 130

  52

  30

  58

  64 235 60 765

  51

  60

  51

  40

  49

  Waktu (menit ke)

  31

  52

  28

  58

  62 320 90 150

  51

  59

  51

  58

  53

  60 95 765

  52

  58 220

  51

  29

  57

  61 456 380 100

  59 195

  64 85 765

  60

  T2 (

  Radiasi Matahari