MODEL ALAT DESTILASI AIR LAUT ENERGI SURYA DENGAN PENUTUP BERBENTUK PRISMA
MODEL ALAT DESTILASI AIR LAUT ENERGI SURYA DENGAN PENUTUP BERBENTUK PRISMA TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh : EKA PRASETIYA NIM : 085214025 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2012
MODEL ALAT DESTILASI AIR LAUT ENERGI SURYA DENGAN PENUTUP BERBENTUK PRISMA TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh : EKA PRASETIYA NIM : 085214025 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2012
SOLAR ENERGY FOR SEA WATER DISTILATION WITH PRISMATIC COVER FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement As to obtain the Sarjana Teknik degree In Mechanical Engineering
By : EKA PRASETIYA NIM : 085214025 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2012
INTISARI
Air bersih merupakan kebutuhan hidup masyarakat yang sangat penting demi
keberlangsungan hidup. Namun tidak jarang air sering terkontaminasi oleh zat-zat
pencemar, tanah, garam (air laut), dan mikroba yang dapat mengganggu kesehatan
jika dikonsumsi dalam skala besar dan berlanjut. Melalui penelitian ini dapat
diketahui unjuk kerja alat destilasi air laut energi surya dengan penutup berbentuk
prisma. Unjuk kerja alat destilasi air laut energi surya dapat dinyatakan dengan
volume air destilasi yang dihasilkan, peningkatan kadar garam dan efisiensi alat.
Alat detilasi air laut energi surya dalam penelitian ini terdiri dari sebuah alat
destilasi dengan penutup berbentuk prisma. Dimensi destilator yang digunakan
adalah panjang 1 m, lebar 0.5 m dan memiliki sudut kemiringan penutup 15⁰.
Variasi ketinggian air di dalam destilator adalah 6 mm, 8 mm, 10 mm dan 12 mm.
Hasil dari alat detilasi air tenaga surya adalah air suling dengan kondisi lebih
jernih dan lebih bersih dari kondisi air sebelum didestilasi. Volume air destilasi
terbanyak yang dapat dihasilkan oleh alat destilasi dengan penutup berbentuk
prisma sebanyak 328 ml. Sedangkan kadar garam dapat ditingkatkan menjadi
5.1% (BE). Kata kunci : destilasi, energi surya, air destilasi, kadar garamKATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Yesus Kristus karena atas berkat
dan karunia-Nya Tugas Akhir yang berjudul “Model Alat Destilasi Air Laut
Energi Surya dengan Penutup Berbentuk Prisma” dapat diselesaikan dengan baik
yang merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata
Dharma.Dalam penyusunan naskah laporan ini juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M. T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan selaku pembimbing akademik.
3. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin yang telah
memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
5. Ag. Rony Windaryawan selaku laboran yang telah membantu memberikan izin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.
6. Orang tua penulis, Budi Santoso dan Suparyani yang telah mendoakan serta mendukung dan memberikan motivasi kepada penulis.
7. Teman-teman yang turut berperan dalam membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini, seluruh Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma angkatan 2008 serta khususnya Marius Galih Jatikusuma dan Aris Nugroho.
8. Pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam penyusunan
laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena
itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang
bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan ini. Semoga karya tulis ini
berguna bagi Mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila terdapat
kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.Yogyakarta, 25 Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ……………………………………………………. i
TITLE PAGE …………………….……………………………………... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ……..………………………………….. iii
HALAMAN PENGESAHAN ………..………………………………... iv
HALAMAN PERNYATAAAN KEASLIAN KARYA …..…………… v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ………. vi
INTISARI ……………………………………………………………….. vii
KATA PENGANTAR …….……………………………………………. viii
DAFTAR ISI ……..……………………………………………………... x
DAFTAR TABEL ………………..……………………………………... xiii
DAFTAR GAMBAR …………..……………………………………….. xiv
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………… xvi
BAB I PENDAHULUAN …..…………………………………………… 1
1.1 Latar Belakang ……………………………………………. 1
1.2 Tujuan …………………………………………………...... 2
1.3 Manfaat …………………………………………………… 2
1.4 Batasan Masalah ………………………………………...... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………….……………………………. 4
2.1 Pengertian Destilasi ………………………………………. 4
2.2 Perpindahan Kalor ……………………………………....... 4
2.3 Alat Destilasi Energi Surya ………………………………. 5
2.4 Unjuk Kerja Alat Destilasi Energi Surya …………………. 6
2.5 Penelitian yang Pernah Dilakukan ………………………... 7
BAB III METODE PENELITIAN ….…………………………............. 9
3.1 Skema Alat ……………………………………………….. 9
3.2 Alat Tambahan ………………………………………........ 9
3.3 Variabel yang Divariasikan ………………………………. 13
3.4 Variabel yang Diukur …………………………………….. 13
3.5 Langkah Penelitian ……………………………………….. 14
BAB IV PEMBAHASAN ……………………………………………….. 15
4.1 Data Penelitian ………………………………………........ 15
4.2 Perhitungan Efisiensi .……………………………………. 21
4.3 Pembahasan ………………………………………………. 27
BAB V PENUTUP ………………………………………………………. 30
5.1 Kesimpulan ………………………………………………. 30
5.2 Saran ……………………………………………………… 31
DAFTAR PUSTAKA …………..………………………………………. 32
LAMPIRAN ………..…………………………………………………… 33
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan Variasi Ketinggian Awal 6 mm15 Tabel 4.2 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan Variasi Ketinggian Awal 8 mm
16 Tabel 4.3 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan Variasi Ketinggian Awal 10 mm
18 Tabel 4.4 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan Variasi Ketinggian Awal 12 mm
19 Tabel 4.5 Data Percobaan Peningkatan Kadar Garam Selama 4 Hari
20 Tabel 4.6 Data Perhitungan Efisiensi Destilator
23
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Skema Alat Destilasi Air Laut Energi Surya9 Gambar 3.2 Solar meter
10 Gambar 3.3 Gelas Ukur
10 Gambar 3.4 Thermokopel Display
11 Gambar 3.5 Thermokopel Channel
12 Gambar 3.6 Alat Ukur Kadar Garam
13 Gambar 4.1 Perjalanan temperatur dan intensitas radiasi surya terhadap waktu pada variasi ketinggian air awal 12 mm
24 Gambar 4.2 Perbandingan volume air hasil destilasi
24 Gambar 4.3 Perbandingan efisiensi destilator tipe tertutup
berdasarkan volume air hasil destilasi dan volume air
yang menguap25 Gambar 4.4 Perbandingan efisiensi destilator tipe tertutup dengan destilator tipe terbuka
25 Gambar 4.5 Perbandingan peningkatan kadar garam
26
Gambar 4.6 Perbandingan penurunan volume air di dalam destilator26 Gambar 4.7 Perbandingan Hasil Uji Laboratorium
28
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Penjemuran alat destilasi tipe tertutup
33 Lampiran 2. Penjemuran alat destilasi tipe terbuka
33 Lampiran 3. Air destilasi yang ditampung
34 Lampiran 4. Pengukuran kadar garam setelah penjemuran
34 Lampiran 5. Hasil uji sampel air laut
35 Lampiran 6. Hasil uji air destilasi
36
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Air merupakan kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup manusia.
Tetapi sumber air bersih semakin sulit didapatkan terutama di daerah tandus, pemukiman padat penduduk, pinggiran kota industri dan wilayah pesisir pantai. Di daerah pesisir pantai, air yang tersedia mengandung garam yang apabila tetap dikonsumsi terus menerus berbahaya bagi kesehatan.
Alat destilasi energi surya dapat digunakan sebagai alat untuk mengubah air yang terkontaminasi menjadi air yang layak untuk dikonsumsi. Alat ini memanfaatkan energi surya sehingga ramah lingkungan. Keuntungan dari alat destilasi tenaga surya adalah biaya yang murah baik dalam pembuatan maupun perawatan. Alat destilasi energi surya pada umumnya terdiri dari 2 komponen penting yaitu plat absorber dan penutup yang terbuat dari kaca. Plat absorber berfungsi untuk menyerap energi radiasi surya untuk menaikkan temperatur dan menguapkan air yang terkontaminasi. Penutup kaca berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan proses pengembunan sehingga dihasilkan air destilasi.
Unjuk kerja suatu alat destilasi energi surya ditunjukkan oleh jumlah air destilasi yang dihasilkan, peningkatan kadar garam serta efisiensi destilator.
Faktor yang mempengaruhi unjuk kerja suatu alat destilasi adalah : keefektifan absorber dalam menyerap radiasi surya, keefektifan kaca dalam mengembunkan uap air, volume air yang berada dalam destilator dan temperatur awal air yang terkontaminasi. Absorber dibuat dari bahan yang mermiliki nilai absorbtivitas radiasi surya yang baik sehingga dapat mengoptimalkan kemampuan penyerapan radiasi surya. Pada umumnya absorber berwarna hitam. Temperatur kaca penutup tidak boleh terlalu panas, karena akan membuat proses pengembunan menjadi sulit. Ketinggian air di dalam destilator dalam penelitian ini tidak diatur (dijaga pada ketinggian tertentu), namun hanya diatur di dalam destilator sebelum pengambilan data dimulai. Ketinggian tidak dipertahankan karena yang ditinjau adalah peningkatan kadar garam dan jumlah air bersih yang dihasilkan. Temperatur air saat masuk ke dalam destilator diusahakan tinggi, dengan tujuan untuk mempercepat laju penguapan sehingga unjuk kerja destilator meningkat.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui unjuk kerja alat destilasi. Unjuk kerja alat destilasi dapat ditunjukkan oleh volume air destilasi yang dihasilkan, peningkatan kadar garam, dan efisiensi destilator.
2. Mengetahui kelayakan air hasil destilasi untuk dijadikan air bersih.
1.3 Manfaat 1. Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya.
2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat
prototype dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat diterima dengan baik oleh masyarakat.
1.4 Batasan Masalah
Alat destilasi energi surya untuk destilator dengan penutup berbentuk prisma dan destilator tanpa kaca penutup memiliki perbedaan pada desain dan karakteristiknya. Desain alat destilasi tanpa kaca penutup lebih sederhana apabila dibandingkan dengan desain alat destilasi dengan penutup berbentuk prisma. Kelebihan alat destilasi dengan penutup berbentuk prisma adalah temperatur di dalam destilator yang dapat dipertahankan tetap tinggi, dengan tingginya temperatur di dalam destilator maka akan mempercepat laju penguapan air yang ada di dalam destilator.
Unjuk kerja alat destilasi yang dihasilkan sangat bergantung pada cuaca di daerah dimana alat destilasi tersebut digunakan. Untuk daerah yang kondisi cuaca rata-rata tahunannya cerah maka akan lebih menguntungkan jika menggunakan alat destilasi dengan penutup berbentuk prisma. Pada penelitian ini akan digunakan 2 jenis alat destilasi yaitu : (1) alat destilasi dengan penutup berbentuk prisma dan (2) alat destilasi tanpa kaca penutup untuk diteliti pengaruhnya terhadap unjuk kerja alat destilasi. Ketinggian air di dalam destilator divariasikan sebanyak 4 variasi yakni 6 mm, 8 mm, 10 mm dan 12 mm. Unjuk kerja alat destilasi dapat ditunjukkan dengan volume air
destilasi yang dihasilkan, peningkatan kadar garam dan efisiensi destilator.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Destilasi Destilasi adalah teknik pemisahan kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan cara destilasi untuk memperoleh senyawa murninya. Senyawa – senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap pada saat mencapai titik didih masing – masing (Atmojo, 2011). Proses destilasi air meliputi 2 proses yaitu penguapan (evaporasi) dan pengembunan (kondensasi). Air laut di dalam destilator akan menguap karena mendapatkan kalor dari plat absorber, bagian yang menguap dari air laut ini hanyalah air sedangkan bahan garam yang tertinggal di dalam destilator. Uap air akan naik ke atas dan menempel pada permukaan bagian dalam kaca penutup, karena temperatur kaca bagian luar lebih rendah dari temperatur bagian dalam maka uap air akan mengembun. Embun mengalir turun menyusuri permukaan bagian dalam kaca penutup menuju saluran keluar yang berupa talang air karena posisi kaca yang dipasang miring. Kaca tersebut sedikitnya memiliki kemiringan 10º agar titik-titik air dapat mengalir menuju saluran dan masuk ke dalam penampungan (Arismunandar, 1995).
2.2 Perpindahan Kalor Proses perpindahan kalor yang terjadi pada alat destilasi energi surya dapat melalui 3 cara, yaitu :
a. Konduksi Konduksi merupakan proses perpindahan kalor yang terjadi dimana energi kalor berpindah dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur lebih rendah melalui benda padat sebagai perantara.
b. Konveksi Konveksi merupakan proses perpindahan kalor yang terjadi antara zat cair atau fluida dengan benda padat yang bersentuhan secara langsung.
c. Radiasi Radiasi merupakan proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa melalui media perantara dalam suatu ruang yang dimana energi kalor yang terpancar dari benda yang memiliki temperatur yang lebih tinggi akan
diserap oleh benda lain yang memiliki temperatur yang lebih rendah.
2.3 Alat Destilasi Energi Surya
Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi energi surya pada umumya adalah plat absorber dan kaca penutup. Plat absorber yang berada di dalam kotak destilator berfungsi sebagai penyerap kalor yang diradiasikan oleh matahari, yang kemudian digunakan untuk memanaskan air yang berada dalam kotak destilator. Kaca penutup yang berada pada bagian atas destilator berfungsi sebagai tempat menempelnya uap air dan sekaligus sebagai kondensor yang berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengembunan uap air. Air hasil proses pengembunan akan mengalir menuruni kaca karena kaca destilator yang dipasang dengan kemiringan 15⁰.
2.4 Unjuk Kerja Alat Destilasi Energi Surya
Unjuk kerja alat destilasi energi surya dinyatakan dengan volume air yang dihasilkan, peningkatan kadar garam, massa garam yang dapat dihasilkan dan efisiensi destilator. Efisiensi destilator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan selama proses penguapan sejumlah air di dalam destilator dengan jumlah radiasi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Efisiensi destilator dapat dihitung dengan persamaan :
=
.
. ∫
x 100% (1) dengan : m : Massa air (kg) ℎ : Panas laten air (J/kg): Luasan destilator (m
2 ) G : Radiasi surya yang datang (W/m
2 ) Dengan menjumlahkan energi radiasi surya (G) yang datang setiap waktu, maka didapatkan : ∫
= . t sehingga : =
.
. ̅ . x 100% dengan : ̅ : Rerata radiasi surya (W/m²) t : Lama penjemuran (detik)
2.5 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Alat destilasi air energi surya konvensional pada umumnya dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 2 liter per hari setiap satu meter persegi luasan destilator. Keuntungan alat destilasi energi surya sebagai penjernih air diantaranya adalah murah dalam pembuatan, pengoperasian dan mudah dalam perawatannya (Kunze, 2001). Alat destilasi air laut energi surya menggunakan arang sebagai absorber sekaligus sebagai sumbu menghasilkan efisiensi 15% diatas alat destilasi jenis sumbu. Pada penelitian ini alat destilasi diposisikan miring dan air laut dialirkan dari satu sisi alat ke sisi lain yang lebih rendah (Naim et. al., 2002a). Penelitian alat destilasi energi surya menggunakan penyimpan panas dengan material berubah fasa menghasilkan air destilasi
2 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 energi 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).
2 Penelitian alat destilasi energi surya jenis kolam tunggal seluas 3 m 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 METODE PENELITIAN
3.1 Skema Alat
1
2
3 Gambar 3.1 Skema Alat Destilasi Air Laut Energi Surya
Keterangan gambar :
1. Kaca Destilator
2. Kotak Destilator
3. Gelas Ukur
3.2 Alat Tambahan
a. Solar meter
Solar meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas
2 radiasi surya per satuan luas dengan satuan W/m . Berikut ini adalah solar meter yang digunakan dalam penelitian.
Gambar 3.2 Solar meterb. Gelas ukur
Gelas ukur adalah alat yang digunakan untuk menampung dan sekaligus untuk mengukur volume air hasil destilasi. Gelas ukur yang digunakan terbuat dari bahan plastik dengan kapasitas 1000 ml.
Gambar 3.3 Gelas Ukurc. Termokopel Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur suatu benda. Termokopel yang digunakan memiliki 4 titik pengukuran dimana setiap titik menunjukkan temperatur suatu benda.
Gambar 3.4 Termokopel Displayd. Termokopel Switch Termokopel switch adalah alat yang dibuat untuk memilih titik termokopel yang dikehendaki atau memudahkan pemindahan kabel termokopel ke termokopel display, karena termokopel display yang digunakan hanya dapat menampilkan 1 pembacaan temperatur.
Gambar 3.5 Termokopel Switche. Alat Ukur Kadar Garam
Alat ukur kadar garam yang digunakan pada penelitian ini adalah alat ukur kadar garam sederhana buatan lokal daerah Jepara dengan prinsip kerja gaya apung. Alat inilah yang digunakan untuk mengukur kadar garam air laut sebelum dan sesudah penjemuran dalam penelitian. Alat ini memiliki skala 0 (nol) sampai dengan 30 (tiga puluh). Angka tersebut
menunjukkan persentase (%BE) garam yang terdapat dalam air laut.
Gambar 3.6 Alat Ukur Kadar Garam3.3 Variabel yang Divariasikan
Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah perbedaan ketinggian air laut yang berada di dalam kotak destilator. Pada penelitian ini ketinggian air laut di dalam destilator yang divariasikan adalah : 1. Ketinggian air laut di dalam destilator 6 mm.
2. Ketinggian air laut di dalam destilator 8 mm.
3. Ketinggian air laut di dalam destilator 10 mm.
4. Ketinggian air laut di dalam destilator 12 mm.
3.4 Variabel yang Diukur
Dalam penelitian ini variabel yang diukur adalah sebagai berikut :
a. Temperatur kaca destilator tertutup (T1)
b. Temperatur air di dalam destilator tipe tertutup (T2)
c. Temperatur air di dalam destilator tipe terbuka (T3)
d. Temperatur udara (T4)
e. Volume air hasil destilasi yang ditampung di dalam gelas ukur
f. Volume air sisa
g. Kadar garam sebelum dan sesudah proses destilasi
3.5 Langkah Penelitian
Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Penelitian diawali dengan menyiapkan alat seperti gambar 3.1
2. Kedua alat destilasi dijemur dibawah sinar matahari langsung secara bersamaan.
3. Pengambilan data radiasi surya dan volume air hasil destilasi dilakukan setiap 3 menit. Pengambilan data dilakukan selama 8 (delapan) hari dengan waktu pengambilan data 120 menit per hari untuk setiap variasi volume air dalam alat destilasi.
4. Untuk pembuatan garam, pengambilan data radiasi surya dan volume air hasil destilasi dilakukan setiap 10 menit. Pengambilan data dilakukan selama 4 (empat) hari dengan volume awal air laut di dalam alat destilasi sebanyak 6 liter untuk masing-masing alat.
5. Data yang dicatat adalah temperatur kaca destilator tertutup (T1), temperatur air di dalam kotak destilator tertutup (T2), temperatur air di dalam kotak destilator terbuka (T3), temperatur udara (T4), volume air hasil destilasi yang ditampung di dalam gelas ukur (V, ml), kadar garam sebelum dan sesudah proses destilasi (%BE), intensitas radiasi
surya (G, W/m²) dan lama waktu pencatatan data (t, detik).
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Hasil Destilasi (ml)
66 48,49 49,33 113 28,69 25,93 878 909 810
20 34,59 29,63 743 738 657 36 45,79 46,68 25 34,49 27,23 359 366 352 39 51,89 48,83 50 30,44 27,53 769 762 684 42 52,14 49,63 58 33,14 28,83 825 834 753 45 48,84 52,27 63 31,44 28,13 395 395 369 48 49,24 51,97 68 29,89 28,78 738 736 666 51 47,29 53,22 75 30,49 27,13 373 354 356 54 48,29 48,63 80 29,34 27,98 355 345 342 57 48,79 49,33 93 28,84 28,08 856 874 780 60 47,54 50,42 98 29,94 27,88 779 769 704 63 48,04 49,93 105 28,89 27,68 779 793 708
6 44,24 34,53 32,19 29,08 762 768 668 9 45,34 36,23 32,09 27,23 764 769 671 12 44,49 37,73 32,64 28,38 742 757 662 15 45,59 37,83 31,79 28,13 796 778 699 18 45,79 38,23 31,24 27,83 778 792 704 21 46,99 39,18 29,24 26,93 824 830 734 24 47,79 40,38 26,19 25,23 1081 1033 954 27 47,94 42,83 27,89 27,33 869 951 799 30 46,19 45,03 26,99 27,83 751 736 639 33 47,84 45,18
Atas Utara Selatan 45,74 27,04 24,15 29,48 935 848 733 3 44,19 32,73 31,14 28,53 718 754 633
Temperatur Air (⁰C)
Data hasil penelitian ditampilkan dalam bentuk tabel berikut ini :
Tabel 4.1 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan VariasiKaca (⁰C) Temperatur
(Watt/m²) Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
Terbuka Temperatur
Destilator Tertutup Destilator
Menit Ke-
Ketinggian Awal 6 mm
Air (⁰C) Volume Air
Tabel 4.1 (Lanjutan)Kaca (⁰C) Temperatur
117 48,19 55,17 260 30,19 27,43 659 658 614
120 48,09 54,77 265 29,84 26,03 765 747 690
Tabel 4.2 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan VariasiKetinggian Awal 8 mm
Menit Ke-
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
(W/m²) Temperatur
Air (⁰C) Volume Air
111 49,89 55,42 240 30,69 27,23 707 700 643
Hasil Destilasi (ml)
Temperatur Air (⁰C)
Atas Utara Selatan 43,54 30,98 27,29 19,04 885 914 767
3 41,19 32,13 27,99 17,74 812 832 702
6 40,29 34,53 29,09 22,29 883 921 792
9 39,44 36,78 29,04 17,79 943 985 845
12 38,64 39,58 29,84 17,69 879 972 790
15 39,29 39,88 29,34 17,39 986 1039 875
18 43,99 42,23 29,94 18,24 957 971 838
114 48,49 55,12 250 31,14 26,73 683 683 642
108 51,34 55,77 230 30,69 26,33 760 756 694
Menit Ke-
69 47,19 48,73 123 30,09 25,53 528 498 498
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
(Watt/m²) Temperatur
Kaca (⁰C) Temperatur
Air (⁰C) Volume Air
Hasil Destilasi (ml)
Temperatur Air (⁰C)
Atas Utara Selatan
72 50,89 49,98 130 30,44 28,08 547 582 538
105 50,79 55,07 220 31,59 26,98 774 720 682
75 50,84 49,53 135 30,74 27,83 909 877 835
78 48,29 47,03 145 31,09 26,28 565 539 573
81 51,64 49,03 153 32,29 26,63 492 483 477
84 51,29 49,93 160 30,44 25,68 1025 844 772
87 51,79 50,12 173 30,24 27,18 994 976 892
90 50,99 49,83 178 30,29 26,13 761 777 716
93 48,64 51,72 188 31,34 25,13 790 823 760
96 51,14 51,72 198 30,49 25,98 799 781 735
99 51,04 53,67 200 30,69 26,63 751 750 698
102 48,89 53,37 210 30,24 25,38 868 899 847
21 41,89 43,83 30,09 18,74 883 894 764
Tabel 4.2 (Lanjutan)90 44,14 47,48 198 28,74 21,49 958 878 767
66 37,24 49,63 110 29,24 15,09 957 976 859
69 40,59 49,03 118 29,34 15,79 948 984 851
72 45,94 45,78 135 29,79 16,69 951 968 849
75 47,04 46,73 140 29,99 20,59 954 969 850
78 48,39 47,88 150 28,39 21,29 960 976 867
81 46,89 46,18 155 28,09 20,59 958 963 856
84 44,09 49,08 170 28,04 19,94 953 959 865
87 43,54 49,68 175 28,64 20,74 970 973 871
93 44,69 49,23 203 29,29 21,84 806 785 777
60 40,89 49,28 95 29,29 16,44 971 986 876
96 45,94 50,82 213 31,79 25,18 908 890 809
99 46,19 50,72 220 31,74 24,94 907 933 843
102 46,19 48,58 235 31,94 24,24 1008 967 819
105 47,14 52,12 240 33,84 25,58 772 760 735
108 48,14 54,12 250 34,09 26,08 807 742 700
111 47,69 51,82 260 31,99 24,39 767 754 694
114 47,49 51,87 273 33,64 26,23 979 988 921
117 48,54 51,32 293 30,84 25,18 853 883 849
63 40,74 49,38 103 28,74 15,29 952 978 854
57 40,94 48,73 88 29,34 16,49 982 1014 890
Menit Ke-
Atas Utara Selatan
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
(W/m²) Temperatur
Kaca (⁰C) Temperatur
Air (⁰C) Volume Air
Hasil Destilasi (ml)
Temperatur Air (⁰C)
24 41,24 47,33 32,44 20,39 696 706 628
54 41,54 49,18 73 30,09 16,39 1036 1063 889
27 41,99 48,78 33,34 21,34 688 714 632
30 41,89 48,88 33,09 20,74 695 700 619
33 41,79 49,23 30 33,04 21,54 664 670 603
36 42,99 49,83 38 34,09 20,99 656 664 599
39 43,24 49,58 53 34,39 20,54 676 693 627
42 43,89 49,43 53 33,24 21,29 736 750 679
45 41,69 47,13 55 31,39 19,59 887 916 820
48 43,24 48,88 58 31,94 20,29 891 872 789
51 43,39 48,93 63 31,44 18,34 1050 1038 922
120 47,34 50,07 298 31,34 23,69 843 881 831
Tabel 4.3 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan Variasi66 41,49 47,18 118 28,99 24,94 954 980 847
42 41,54 43,78 43 32,69 24,74 960 987 856
45 41,79 43,73 50 31,79 26,43 970 990 841
48 41,74 43,58 58 32,69 26,13 968 987 858
51 42,59 45,63 73 32,49 25,13 962 989 842
54 44,04 46,08 85 31,74 25,03 966 988 854
57 41,19 46,63 88 31,49 24,99 963 987 849
60 41,59 46,88 93 29,84 24,39 964 985 849
63 42,04 45,68 103 27,99 24,89 963 983 844
69 41,84 46,28 133 27,94 24,69 959 981 848
36 42,09 41,88 13 31,89 25,03 948 990 848
72 41,09 48,63 140 29,29 26,18 966 980 847
75 40,94 49,38 150 29,09 25,13 963 976 845
78 42,29 48,38 163 29,14 26,23 948 969 842
81 39,69 50,32 178 30,34 26,53 948 968 842
84 39,39 50,82 188 30,39 26,43 947 963 841
87 40,79 49,43 198 28,84 25,58 942 959 841
90 40,69 51,12 210 29,54 23,94 945 955 836
93 43,59 47,58 225 26,89 25,53 929 950 835
96 45,04 50,27 235 29,04 26,23 935 946 831
39 40,89 42,58 15 31,89 24,79 953 988 856
33 41,99 41,73 33,24 25,23 950 988 859
Ketinggian Awal 10 mm
Temperatur Air (⁰C)
Menit Ke-
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
(W/m²) Temperatur
Kaca (⁰C) Temperatur
Air (⁰C) Volume Air
Hasil Destilasi (ml)
Atas Utara Selatan 46,04 25,79 25,24 23,84 923 971 804
30 41,44 41,13 32,94 26,08 957 988 845
3 45,44 28,29 26,09 25,88 924 975 825
6 45,39 31,18 28,79 26,48 944 980 811
9 42,84 32,03 27,19 25,63 943 982 829
12 41,04 34,03 33,09 22,79 942 982 847
15 41,79 34,18 32,79 25,58 960 982 869
18 41,54 36,88 33,09 25,68 957 983 839
21 40,74 38,48 34,49 24,99 946 988 831
24 41,29 37,78 32,89 25,68 957 988 829
27 41,69 39,03 32,34 24,99 960 987 850
99 44,74 49,03 250 28,89 27,33 925 941 833
Tabel 4.3 (Lanjutan)24 46,14 32,88 25,29 27,28 919 949 856
Temperatur Air (⁰C)
Atas Utara Selatan 45,24 23,19 27,64 28,23 910 962 810
3 44,29 23,04 28,54 27,08 933 963 841
6 42,39 23,89 27,49 28,63 930 961 852
9 41,74 26,29 27,69 29,38 913 944 835
12 36,69 20,24 23,30 28,28 919 955 849
15 34,79 23,49 22,45 26,93 923 951 852
18 36,84 27,09 23,05 29,48 914 944 848
21 36,34 34,98 23,25 28,88 910 954 855
27 49,19 31,58 26,79 26,73 927 958 857
Air (⁰C) Volume Air
30 49,59 31,48 27,79 28,23 931 962 867
33 45,59 39,28 29,04 28,23 950 966 879
36 45,34 42,28 29,14 28,63 945 969 877
39 47,44 43,08 32,29 28,33 950 968 877
42 46,14 40,68 28,44 27,63 940 966 878
45 43,24 38,93 18 26,64 26,73 946 970 884
48 46,09 41,53
40 32.34 28,03 942 959 877
51 47,19 42,43 45 32,19 27,63 968 986 906
54 48,34 43,33 50 28,64 28,53 956 979 897
Hasil Destilasi (ml)
Kaca (⁰C) Temperatur
Menit Ke-
47,39 51,97 270 30,04 25,83 922 929 827 108
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
(W/m²) Temperatur
Kaca (⁰C) Temperatur
Air (⁰C) Volume Air
Hasil Destilasi (ml)
Temperatur Air (⁰C)
Atas Utara Selatan 102
45,89 49,73 265 29,49 28,73 916 934 827 105
45,79 50,32 278 29,39 24,64 918 923 821 111
(W/m²) Temperatur
46,89 48,83 290 28,39 25,53 918 917 817 114
50,09 50,02 308 29,59 26,88 916 911 814 117
51,39 51,77 320 30,34 25,88 903 908 814 120
52,24 51,47 328 30,04 26,83 889 900 808
Tabel 4.4 Data Percobaan Alat Destilasi Energi Surya dengan VariasiKetinggian Awal 12 mm
Menit Ke-
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
57 46,49 41,28 55 26,64 25,38 961 977 896
Tabel 4.4 (Lanjutan)Awal Akhir Hasil
108 50,89 48,13 218 28,59 23,59 974 978 922
111 51,19 49,53 228 28,89 24,59 845 845 804
114 50,69 47,28 240 28,19 24,69 843 845 802
117 52,34 47,53 245 27,24 24,94 916 916 870
120 52,84 47,93 255 27,14 23,79 925 919 875
Tabel 4.5 Data Percobaan Peningkatan Kadar Garam Selama 4 HariHari ke- Radiasi Surya
Rata-rata (W/m²)
Destilator Volume Air (ml) Kadar Garam (% BE)
Destilasi Yang
102 50,09 47,98 198 29,74 24,79 839 829 786
Hilang Sebelum Destilasi
Sesudah Destilasi 1 823
Tertutup 6000 5110 300 590 3,2 5,5 Terbuka 6000 4320 1680 3,2
6 2 740 Tertutup 5110 3970 450 690 5,5
7 Terbuka 4320 2510 1810
6
9 3 611 Tertutup 3970 3120 290 560
7
8 Terbuka 2510 1300 1210 9 14,5 4 804 Tertutup 3120 1570 250 1300 8 11,8
Terbuka 1300 380 920 14,5
105 49,64 49,13 200 29,94 25,83 886 887 827
99 49,44 46,18 190 27,94 23,79 801 804 765
Menit Ke-
60 45,34 44,93 55 29,24 26,13 887 901 833
Destilator Tertutup Destilator
Terbuka Temperatur
Udara (⁰C) Intensitas Radiasi
(W/m²) Temperatur
Kaca (⁰C) Temperatur
Air (⁰C) Volume Air
Hasil Destilasi (ml)
Temperatur Air (⁰C)
Atas Utara Selatan
63 44,84 43,53 75 29,29 24,59 838 855 786
96 50,39 45,98 180 29,14 24,54 827 824 782
66 44,14 43,08 83 27,64 23,34 970 983 912
69 41,79 38,78 90 26,74 23,84 878 882 822
72 42,94 41,13 105 27,94 25,18 775 781 736
75 44,99 42,78 108 28,49 23,74 811 815 766
78 47,04 44,08 120 28,49 24,84 822 825 776
81 46,54 44,23 130 28,09 23,79 740 744 702
84 47,44 45,03 140 29,24 25,13 757 758 716
87 48,44 42,88 145 28,19 24,14 883 879 834
90 48,94 41,53 160 28,59 24,59 1041 1041 986
93 49,89 44,08 170 28,34 23,29 838 840 803
27
4.2 Perhitungan Efisiensi
Berdasarkan data-data yang telah diperoleh, dapat dilakukan perhitungan untuk mencari efisiensi destilator. Efisiensi destilator dihitung berdasarkan volume air hasil destilasi (efisiensi A), volume air yang hilang selama proses destilasi (efisiensi B) dan volume air total yaitu volume air yang hilang selama proses destilasi ditambah volume air hasil destilasi (efisiensi C). Sebagai contoh perhitungan digunakan tabel 4.6.
1. Contoh perhitungan efisiensi destilator berdasarkan baris pertama data tabel 4.6 pada destilator tipe tertutup.
Diketahui : A d = 0,5 m² h fg = 2388,24 . 10³ J/kg (pada temperatur 47,4 ⁰C) ̅ = 699 W/m² t = 120 menit Jika massa air yang digunakan adalah massa air hasil destilasi yaitu sebesar 265 gr, maka efisiensi destilator yang dapat dihasilkan : . η = x 100% . ̅ .
, . , . ³ / = x 100%
, ² . / ² . ( ) = 25,14 %
2. Contoh perhitungan efisiensi destilator berdasarkan baris pertama data tabel 4.6 pada destilator tipe tertutup.
Diketahui :
A d = 0,5 m² h fg = 2388,24 . 10³ J/kg (pada temperatur 47,4 ⁰C) ̅ = 699 W/m² t = 120 menit
Jika massa air yang digunakan adalah massa air yang hilang selama proses destilasi yaitu sebesar 545 gr, maka efisiensi destilator yang terjadi : . η = x 100%
. ̅ .
, . , . ³ / = x 100%
, ² . / ² . ( ) = 51,70 %
3. Contoh perhitungan efisiensi destilator berdasarkan baris pertama data tabel 4.6 pada destilator tipe tertutup.
Diketahui : A d = 0,5 m² h = 2388,24 . 10³ J/kg (pada temperatur 47,4 ⁰C) fg
̅ = 699 W/m² t = 120 menit Jika massa air yang digunakan adalah massa air total, yaitu massa air hasil destilasi ditambah massa air yang hilang selama proses destilasi yaitu 265 gr + 545 gr = 810 gr, maka efisiensi destilator yang dapat dihasilkan :
.
η = x 100% . ̅ .
= ( , ) . , . ³ /
2190 265 545
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan maka didapatkan efisiensi destilator seperti yang telah ditampilkan dalam tabel-tabel diatas.
4.3 5.4 84,99 84,99
4.3 5.1 19,48 43,17 62,65 Terbuka 4860 1140
5180 255 565
3.8 5.5 80,36 80,36 Tertutup 897 875 6000
3.8 5 24,19 30,39 54,58 Terbuka 3860 1140
4260 328 412
3.1 4.4 84,14 84,14 Tertutup 944 902 5000
3.1 4 23,53 37,27 60,81 Terbuka 2885 1115
3230 298 472
3 4.9 89,50 89,50 Tertutup 880 840 4000
3 4.1 25,14 51,70 76,84 Terbuka 2005 995
A B C Tertutup 737 699 3000
, ² . / ² . ( ) x 100% = 76,84 %
Sesudah Destilasi
Sebelum Destilasi
Yang Hilang
Hasil Destilasi
Selatan Awal Akhir
Atas Utara
(% BE) Efisiensi (%)
Volume Air (ml) Kadar Garam
Rata-rata (W/m²)
Destilator Radiasi Surya
Tabel 4.6 Data Perhitungan Efisiensi DestilatorPerhitungan diatas merupakan contoh untuk mewakili seluruh perhitungan efisiensi destilator. Data hasil perhitungan efisiensi destilator ditampilkan dalam tabel berikut ini.
Untuk memudahkan pembacaan hasil perhitungan data-data dalam tabel diatas dibuat dalam bentuk grafik. Berikut ini adalah beberapa grafik hasil pengukuran dan perhitungan yang dapat ditampilkan untuk mempermudah pembacaan setiap hasil perhitungan dan pengukuran dalam penelitian ini.
1. Perjalanan tem emperatur dan intensitas radiasi surya dari wakt aktu ke waktu
selama proses d oses destilasi60.00 1200
50.00 1000
R a d
C)
40.00 800 ia (⁰ r si S tu u
30.00 600 ra ry e a p m (W e
20.00 400
T /m ²)
10.00 200
0.00 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 102 108 114 120
6 Waktu (menit) Temperatur Kaca Temperatur Kaca Temperatur Air Temperatur Udara Temperatur Udara Radiasi Surya Gam ambar 4.1 Perjalanan temperatur dan intensita nsitas radiasi mat atahari terhadap waktu pada variasi ketinggian ian air awal 12 m 12 mm
2. Perbandingan vol an volume air hasil destilasi
350 350 l) m
300 300 ( si a