Analisis Evaporator Sebagai Ruang Pemanas Air Laut Pada Sistem Desalinasi Natural Vakum Dengan Software Fortran Powerstation
ABSTRAK
Sebuah konsep inovatif sistem desalinasi baru yang menggunakan tingkat
panas rendah telah dikembangkan. Sistem ini memanfaatkan gaya gravitasi
natural dan tekanan atmosfer untuk membentuk ruang vakum dimana air dapat
dievaporasikan pada temperatur yang lebih rendah daripada teknik konvensional,
sehingga pemanasan dapat menggunakan sumber panas dengan tingkat panas
yang rendah. Keunikan sistem ini adalah dengan gaya gravitasi natural digunakan
untuk membentuk kondisi vakum, dan hubungannya dalam desain sistem tunggal
dimana evaporasi dan kondensasi terjadi pada tempat yang sesuai tanpa adanya
energi masuk secara eksternal selain panas tingkat rendah. Sistem terdiri dari
elemen pemanas dengan daya rendah, sebuah evaporator, sebuah kondensor dan
sebuah tempat untuk menyuplai air laut dan pembuangan konsentrat garam.
Evaporator terhubung dengan kondensor dimana uap air yang dihasilkan dapat
dikondensasikan sehingga dapat diambil sebagai produk. Kedua evaporator dan
kondensor diletakkan pada ketinggian sekitar 10 m (ketinggian yang dibutuhkan
pipa air yang dapat menyeimbangkan tekanan atmosfer) dari tanah. Evaporator
terhubung dengan suplai air laut, dan tangki konsentrat garam, dan kondensor
terhubung dengan tangki air bersih. Semua tangki ditempatkan pada ketinggian
tanah.
Pada penelitian ini konsep dipelajari secara teoritis dan eksperimental,
untuk menginvestigasi kenaikan temperatur di dalam evaporator saat pemanasan
secara analisa teoritis dan eksperimental (pengujian). Perhitungan analisa teoritis
menggunakan perangkat lunak yaitu Fortran PowerStation 95. Pada perbandingan
hasil analisa teoritis dan hasil pengujian, ditemukan ralat masing-masing untuk
enam hari pengujian sebesar 5.87%, 7.70%, 4.51%, 9.77%, 8.78%, dan 8.41%.
Ralat ini terjadi karena beberapa faktor, seperti perbedaan data input analisis,
kecepatan angin tempat pengujian dilaksanakan, posisi termokopel, dan faktor
cuaca pada tempat pengujian.
Kata kunci : Desalinasi, Tingkat Panas Rendah, Evaporasi, Kondensasi, Fortran
iii
ABSTRACT
An innovative new concept of a solar distillation system which uses low
grade heat was developed. The system utilizes natural forces of gravity and
atmospheric pressure to create vacuum under which water can be evaporated at
lower temperatures than conventional techniques, which would allow the use of
low grade heat sources. The uniqueness of the system is in the way natural forces
are used to create vacuum conditions, and its incorporation in a single system
design where evaporation and condensation take place at appropriate locations
without any external energy input other that low grade heat. The system consists
of low grade heat electric water heater, an evaporator, a condenser, and
provisions to supply the saline water and withdraw the concentrated brine. The
evaporator is connected to the condenser where the produced vapor is condensed
and collected as the product. Both, the evaporator and condenser are placed at a
height of about 10 m (the height required to have a water column that would
balance the atmospheric pressure) from the ground level. The evaporator is
connected to the saline water supply, and concentrated brine tanks, and the
condenser is connected to the fresh water tank. All tanks are kept at the ground
level.
In this research the concept was studied theoretically and experimentally,
to investigate temperature rise inside the evaporator while heating with
theoretical analysis and experimental (test). Calculation process in theoretical
analysis is done by using software Fortran PowerStation 95. For comparison of
theoretical analysis and experimental results, there is a small difference between
each six days of experimental and theoretical analysis results, it is 5.87%, 7.70%,
4.51%, 9.77%, 8.78%, and 8.41%. This difference occurs due to several factors,
such as differences in input data analysis, wind speed where the experimental take
place, position of thermocouple, and rainfall effects at the location where
experimental take place.
Key word : Desalination, Low Grade Heat, Evaporation, Condensation, Fortran
iv
Sebuah konsep inovatif sistem desalinasi baru yang menggunakan tingkat
panas rendah telah dikembangkan. Sistem ini memanfaatkan gaya gravitasi
natural dan tekanan atmosfer untuk membentuk ruang vakum dimana air dapat
dievaporasikan pada temperatur yang lebih rendah daripada teknik konvensional,
sehingga pemanasan dapat menggunakan sumber panas dengan tingkat panas
yang rendah. Keunikan sistem ini adalah dengan gaya gravitasi natural digunakan
untuk membentuk kondisi vakum, dan hubungannya dalam desain sistem tunggal
dimana evaporasi dan kondensasi terjadi pada tempat yang sesuai tanpa adanya
energi masuk secara eksternal selain panas tingkat rendah. Sistem terdiri dari
elemen pemanas dengan daya rendah, sebuah evaporator, sebuah kondensor dan
sebuah tempat untuk menyuplai air laut dan pembuangan konsentrat garam.
Evaporator terhubung dengan kondensor dimana uap air yang dihasilkan dapat
dikondensasikan sehingga dapat diambil sebagai produk. Kedua evaporator dan
kondensor diletakkan pada ketinggian sekitar 10 m (ketinggian yang dibutuhkan
pipa air yang dapat menyeimbangkan tekanan atmosfer) dari tanah. Evaporator
terhubung dengan suplai air laut, dan tangki konsentrat garam, dan kondensor
terhubung dengan tangki air bersih. Semua tangki ditempatkan pada ketinggian
tanah.
Pada penelitian ini konsep dipelajari secara teoritis dan eksperimental,
untuk menginvestigasi kenaikan temperatur di dalam evaporator saat pemanasan
secara analisa teoritis dan eksperimental (pengujian). Perhitungan analisa teoritis
menggunakan perangkat lunak yaitu Fortran PowerStation 95. Pada perbandingan
hasil analisa teoritis dan hasil pengujian, ditemukan ralat masing-masing untuk
enam hari pengujian sebesar 5.87%, 7.70%, 4.51%, 9.77%, 8.78%, dan 8.41%.
Ralat ini terjadi karena beberapa faktor, seperti perbedaan data input analisis,
kecepatan angin tempat pengujian dilaksanakan, posisi termokopel, dan faktor
cuaca pada tempat pengujian.
Kata kunci : Desalinasi, Tingkat Panas Rendah, Evaporasi, Kondensasi, Fortran
iii
ABSTRACT
An innovative new concept of a solar distillation system which uses low
grade heat was developed. The system utilizes natural forces of gravity and
atmospheric pressure to create vacuum under which water can be evaporated at
lower temperatures than conventional techniques, which would allow the use of
low grade heat sources. The uniqueness of the system is in the way natural forces
are used to create vacuum conditions, and its incorporation in a single system
design where evaporation and condensation take place at appropriate locations
without any external energy input other that low grade heat. The system consists
of low grade heat electric water heater, an evaporator, a condenser, and
provisions to supply the saline water and withdraw the concentrated brine. The
evaporator is connected to the condenser where the produced vapor is condensed
and collected as the product. Both, the evaporator and condenser are placed at a
height of about 10 m (the height required to have a water column that would
balance the atmospheric pressure) from the ground level. The evaporator is
connected to the saline water supply, and concentrated brine tanks, and the
condenser is connected to the fresh water tank. All tanks are kept at the ground
level.
In this research the concept was studied theoretically and experimentally,
to investigate temperature rise inside the evaporator while heating with
theoretical analysis and experimental (test). Calculation process in theoretical
analysis is done by using software Fortran PowerStation 95. For comparison of
theoretical analysis and experimental results, there is a small difference between
each six days of experimental and theoretical analysis results, it is 5.87%, 7.70%,
4.51%, 9.77%, 8.78%, and 8.41%. This difference occurs due to several factors,
such as differences in input data analysis, wind speed where the experimental take
place, position of thermocouple, and rainfall effects at the location where
experimental take place.
Key word : Desalination, Low Grade Heat, Evaporation, Condensation, Fortran
iv