DISTILATOR AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN PRINSIP KAPILARITAS
DISTILATOR AIR ENERGI SURYA
MENGGUNAKAN PRINSIP KAPILARITAS
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat Sarjana TEKNIK MESIN
di Teknik Mesin
Diajukan Oleh :
ANDRIYANTO SETYAWAN
065214061
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
WATER DISTILLER WITH SOLAR ENERGY
USING CAPILLARITY PRINCIPLE
A THESIS
Presented As Partial Fulfillment Of The Requirements
To Obtain Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Of Engineering
By :
ANDRIYANTO SETYAWAN
065214061
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
ii
Distilator Air Energi Surya
Menggunakan Prinsip Kapilaritas
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat Sarjana Teknik
di Teknik Mesin
Diajukan Oleh :
ANDRIYANTO SETYAWAN
065214061
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
iii
iv
v
vi
vii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa,
akhirnya penulis telah menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam Tugas Akhir ini
mahasiswa dituntut untuk bekerja merancang dan membuat mesin sendiri lengkap
dengan perhitungan, pembahasan, serta gambar detailnya dibantu dosen
pembimbing.
Tugas Akhir yang dikerjakan penulis ini adalah membuat alat
Distilator Air Energi Surya Menggunakan Prinsip Kapilaritas.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis mengalami banyak
kesulitan dari persiapan mencari data, mengkonsep, dan merancang denagan
semaksimal mungkin, dan akhirnya penulis dapat menyelesaikannya. Dalam
penyelesaian tugas ini penulis dibantu oleh banyak pihak, oleh karena itu penulis
mengucapkan terimakasih kepada:
1. Ir. Gregorius Heliarko, S.J, S.S, B.S.T, M.A,M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Budi Sugiharto, S.T, M.T, selaku Kepala Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
viii
ix
DAFTAR ISI
Halaman
Judul…………………………………………………………………....i
Halaman
pengesahan…………...……………………………………….……....iv
Halaman
Pengujian…………………………………………………………..…..v
Lembar
Pernyataan…………………………………………………….…….…vi
Kata
Pengantar……………………………………………………..………….viii
Daftar
Isi………………………………………………………………...……......x
Daftar
Gambar.....................................................................................................xii
Daftar
Tabel…………………………………………………………………....xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah………………….…………..………...…..2
1.2.
Tinjauan Umum …………...……………………………………….2
1.3.
Tinjauan Khusus ………………………………………...…………2
1.4.
Tujuan Penelitian… .…………………………………...………..…3
1.5.
Manfaat Penelitian ………………………………………...……….3
1.6.
Batasan Masalah ……………………………………….……..……4
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Landasan Teori………………………...…………………..…..……6
2.2.
Tinjauan Pustaka …………………………………………..…...…..8
2.3.
RumusPerhitungan…………………………………………………10
x
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.
Tempat dan Waktu Peneliti…………………………….…….............12
3.2.
Peralatan………………………………………….…….…………….12
BAB IV
ANALISIS DATA, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.1.
Pengambilan Data…………………..………………….………..…14
4.2.
Perhitungan………………………………….………………..……15
4.3
Pembahasan…………….……………………………………........57
BAB V
KESIMPULAN, SARAN DAN PENUTUP
5.1
Kesimpulan…………………………………………...……………59
5.2
Saran………………………………………………………………..59
5.3
Penutup…………………………………………….…….…………60
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………...….62
LAMPIRAN………………………………………………………………...63
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema alat distilasi energi surya yang umum………………...……..7
Gambar 2.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas……………..……………………………………………7
Gambar 3.1. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas…………………………………...…………………….12
Gambar 3.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan………………………….13
Gambar 3.3. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan dan reflector……………13
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Alat A dan alat B yang Diberi Pendingin pada Saluran Tangki
Penampung.........................................................................................15
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Alat A……………………………………………..18
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki
Penampung…………………..……………………………………...18
Tabel 4.4. Alat A dan alat B dengan Tabung Plastik………...…………………..27
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Alat A……………………………………………..28
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Alat B dengan Tabung Plastik……………………28
Tabel 4.7. Alat A dan alat B yang Diberi reflektor…………………………...…37
Tabel 4.8. Hasil Perhitungan Alat A……………………………………………..38
Tabel 4.9. Hasil Perhitungan aAlat B yang Diberi Reflektor……………………38
Tabel 4.10. Alat A dan alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin ……………47
Tabel 4.11. Hasil Perhitungan Alat A pada………………………………………48
Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin…....48
Tabel 5.5. Sifat Air dan Uap Jenuh……………………………………..……….65
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
Air yang ada di bumi ini diuapkan oleh energi surya. Uap air tersebut
kemudian dibawa oleh arus udara sehingga uap air menjadi dingin sampai
temperatur embun sehingga terjadi pengembunan. Alat distilasi air energi surya
yang dianalisis di bawah ini merupakan tiruan proses alamiah dalam ukuran kecil,
yaitu dengan meniru prinsip kerja dari pohon. Air yang diserap akar akan naik
sampai ke daun hingga terjadi proses fotosintesis. Dapat kita bayangkan kalau air
yang ada pada proses fotosintesis itu kita tampung, maka kita akan mendapat air
bersih dalam jumlah yang besar.
Air bersih merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum dan
memasak. Air yang tersedia pada sumber air belum tentu dalam kondisi bersih,
sering air yang tersedia terkontaminasi dengan tanah, garam (air laut) atau bahan
lain. Air dalam kondisi ini dapat mengganggu kesehatan jika digunakan. Untuk itu
air yang terkontaminasi tersebut harus dijernihkan lebih dahulu.
Ada beberapa cara penjernihan air secara sederhana misalnya dengan
penyaringan. Cara lain adalah dengan memanfaatkan energi surya yaitu
menggunakan alat distilasi surya. Alat distilasi surya memiliki keuntungan dalam
hal biaya yang murah, pemakaian dan perawatan yang mudah. Alat distilasi surya
umumnya terdiri dari 3 (tiga) komponen penting yakni pelat absorber, penutup
kaca dan pengatur ketinggian air (jumlah air) dalam alat. Absorber berfungsi
1
2
menyerap energi panas surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari
kotoran. Penutup kaca berfungsi untuk mencegah agar panas yang sudah diserap
absorber tidak keluar lagi dari dalam alat ke lingkungan. Pengatur ketinggian air
berfungsi untuk mengatur jumlah air yang ada dalam alat agar tidak terlalu
banyak. Jika air dalam alat terlalu banyak maka proses penguapan air akan
berjalan lambat sehingga air jernih yang dihasilkan sedikit.
Dewasa ini banyak penelitian dilakukan untuk mencari cara pengaturan
ketinggian atau jumlah air pada alat distilasi air energi surya yang lebih murah
dan mudah didapatkan diantaranya menggunakan prinip kapilaritas seperti sumbu
pada kompor minyak tanah dalam rumah tangga. Sebagai sumbu dapat digunakan
kain atau fiber. Kain atau fiber ini juga berfungsi sebagai absorber sehingga pelat
absorber tidak diperlukan lagi. Informasi tentang unjuk kerja alat distilasi yang
menggunakan prinsip kapilaritas di Indonesia belum banyak sehingga hal ini
memerlukan penelitian untuk menjajagi kemungkinan penggunaan prinsip
kapilaritas ini pada alat distilasi air energi surya.
1.1. Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang sedang berkembang dan menjadi suatu
negara industri, maka Indonesia masih membutuhkan peralatan pabrik yang
canggih. Indonesia tidak boleh mengandalkan segmen perekonomian saja.
Dalam perkembangan industri yang pesat ini Indonesia masih membutuhkan alat
pabrik, seperti alat penjernih air. Untuk itu dibutuhkan alat penjernih air yang
efisien dan murah, sehingga tidak Cuma pabrik yang memiliki alat ini,
rumahtanggapun dapat memilikinya atau bahkan dapat membuat alat tersebut.
3
1.2. Tinjauan Umum
Dalam perancangan alat distilasi ini dipilih energi surya sebagai sumber
energinya untuk menguapkan air yang ada di dalam tabung kaca. Alasan
dipilihnya energi surya sebagai sumber energinya yaitu:
1. Mudah mendapatkannya.
2. Tidak mengeluarkan biaya untuk mendapatkannya.
3. Sangat efektif penggunaannya.
1.3. Tinjauan Khusus
Alat distilasi air ini adalah alat yang menyerap air dari bawah, dengan
perantara kain kasa, disalurkan kedalam tabung kaca dan dipanaskan sehingga
menghasilkan uap air yang menempel di tabung kaca ( kondensat ), dan uap air
tersebut mengalir karena gaya beratnya kedalam penampung air. Air yang ada
dalam penampung sangat jernih.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui air distilasi dan efisiensi terbaik pada alat distilasi yang dapat
dihasilkan.
2. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.
3. mendapatkan air bersih yang sebelumnya telah terkontaminasi.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Menjajagi kemungkinan pembuatan alat distilasi air energi surya
menggunakan prinsip kapilaritas.
2. Menambah kepustakaan teknologi alat distilasi air energi surya.
4
3. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat
prototipe dan produk teknologi alat distilasi dengan energi surya yang
dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.
4. Meningkatkan taraf kesehatan masyarakat.
1.6. Batasan Masalah
Pembatasan masalah ini mempunyai maksud agar dalam pembahasan nanti
akan lebih terarah pada Tugas Akhir.
Pembahasan masalah ini akan berkisar tentang:
1. Perhitungan percepatan perpindahan panas konvektif.
2. Perhitungan perpindahan panas oleh penguapan.
3. Perhitungan perpindahan panas radiasi dari air ke tutup.
4. Perhitungan perpindahan panas total.
5. Perhitungan efisiensi seketika alat distilasi.
6. Perhitungan laju distilasi.
Unjuk kerja alat distilasi air energi surya tergantung pada lama waktu
penguapan air dan lama waktu pengembunan uap. Waktu yang diperlukan untuk
penguapan tergantung pada efisiensi absorber dalam mengumpulkan energi surya
dan mengkonversikannya ke air, juga tergantung pada sifat-sifat dan jumlah air
dalam sistem. Waktu yang diperlukan untuk pengembunan tergantung pada
keefektifan kondenser (kaca penutup) dalam mendinginkan uap.
Pada penelitian ini akan dibuat model alat distilasi energi surya dengan
menggunakan prinsip kapilaritas dengan menggunakan kain agar jumlah air yang
berada dalam system dapat terjaga tidak terlalu banyak. Kain tersebut juga
5
berfungsi sebagai absorber. Agar jumlah energi surya yang dapat diserap absorber
bertambah banyak maka dalam penelitian ini akan digunakan reflektor parabola.
Sedangkan untuk meningkatkan efektivitas kondenser (kaca penutup) dalam
penelitian ini akan digunakan kondenser tambahan berpendingin air. Konstruksi
alat secara keseluruhan akan dibuat sesederhana mungkin dengan bahan-bahan
yang mudah didapat sehingga diharapkan dapat dibuat sendiri oleh masyarakat
umum.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Landasan Teori
Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat distilasi energi surya
pada umumnya (gambar 1) adalah kolektor. Bagian utama kolektor distilasi energi
surya adalah pelat absorber dan kaca penutup. Absorber berfungsi sebagai
penyerap energi surya untuk memanasi air yang akan didistilasi. Kaca penutup
berfungsi sebagai kondenser yang berfungsi mengembunkan uap air. Bagian lain
yang umum terdapat pada kolektor distilasi adalah saluran masuk air
terkontaminasi, saluran keluar air distilasi 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 distilasi 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.
6
7
Gambar 2.1. Skema alat distilasi energi surya yang umum
Gambar 2.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas
Pada alat distilasi air energi surya yang menggunakan prinsip kapilaritas
(gambar 2.2 ), pelat absorber dan pengatur ketinggian air tidak diperlukan lagi
karena selain berfungsi sebagai sumbu, kain yang digunakan juga berfungsi
sebagai absorber dan masuknya air dalam sistem secara perlahan dengan prinsip
kapilaritas. Sehingga secara konstruksi alat distilasi air dengan energi surya yang
8
menggunakan prinsip kapilaritas ini lebih sederhana dan murah. Proses yang
terjadi secara umum pada alat distilasi air energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas ini sama dengan alat distilasi air energi surya pada umumnya.
Distilasi air dengan prinsip kapilaritas terdiri dari satu tabung kaca, satu
tangki penampung. Dalam alat ini juga dapat ditambah reflektor yang dipasang
disamping tabung kaca yang berfungsi untuk menambah dan memusatkan panas
pada tabung kaca,dan juga bisa ditambah pendingin di saluran tangki penampung
yang berfungsi untuk mendinginkan air yang mengalir pada saluran tangki
penampung sebagai pencegahan penguapan kembali.
Radiasi yang diterima olek reflektor akan dipantulkan, diterima oleh
absorber yang mengkonversikan menjadi panas. Sehingga kain kasa basah yang
berada diantara plat absorber menjadi panas dan menguapkan air yang membasahi
kain kasa, sehingga kain kasa dapat menyerap kembali air yang berada pada kotak
penampung air yang terkontaminasi. Air yang diuapkan dari kain kasa akan
menempel pada dinding tabung kaca,setelah beberapa lama air akan mengalir
pada dinding kaca karena gaya berat air itu sendiri. Air akan mengalir melalui
saluran tangki penampung dan menuju tangki penampung dalam keadaan yang
sangat bersih.
2.2. Tinjauan Pustaka
Di daerah pegunungan yang terdapat banyak air payau dan di daerah
pantai yang airnya mengandung kadar garam yang sangat tinggi, apabila terjadi
kemarau yang panjang akan sulit menemukan air tawar. Oleh karena itu, dengan
9
adanya alat distilasi ini akan sangat berguna untuk melakukan penyaringan air
payau ataupun air laut sehingga menjadi air tawar.
Alat distilasi energi surya konvensional umumnya dapat menghasilkan air bersih 6
liter per hari tiap satu meter persegi luasan kolektor. Keuntungan alat distilasi
energi surya sebagai penjernih air diantaranya tidak memerlukan biaya tinggi
dalam pembuatannya, pengoperasian dan perawatannya mudah (Kunze, 2001).
Alat distilasi air laut energi surya menggunakan arang sebagai absorber sekaligus
sebagai sumbu menghasilkan efisiensi 15% diatas alat distilasi jenis sumbu. Pada
penelitian ini alat distilasi diposisikan miring dan air laut dialirkan dari satu sisi
alat kesisi lain yang lebih rendah (Naim et. al., 2002). Penelitian alat distilasi
energi surya menggunakan penyimpan panas dengan material berubah fasa
menghasilkan air distilasi 4,536 L/m2 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 distilasi ini
dapat bekerja siang dan malam (Naim et. al., 2002). Penelitian alat distilasi surya
satu tingkat menggunakan aspal sebagai penyimpan panas dapat bekerja siang dan
malam. Efisiensi yang dihasilkan sampai 51%. Proses distilasi pada malam hari
memberikan kontribusi sebanyak 16% dari total air distilasi yang dihasilkan. Alat
distilasi ini dilengkapi dengan penyembur air (Badran, 2007). Penelitian alat
distilasi energi surya jenis kolam tunggal seluas 3m2 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)
10
2.3. Rumus Perhitungan
Radiasi surya yang diserap oleh air sebagai panas (τα) GT, dipindahkan ke
tabung kaca dengan cara konveksi qkonv, qrad, dan penguapan quap.
Dalam analisis ini dimisalkan bahwa kehilangan panas melalui alas dan sisisisinya dapat diabaikan. Keseimbangan energi pada air menghasilkan:
( τα ) GT = q konv + q rad + q uap kW / m2
(2.1)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
Dimana komponen konvektif oleh Cooper ditentukan sebagai:
p w − pc
q konv = 8,84 × 10 Tw − Tc +
× Tw
3
268,9 ×10 − p w
-4
1
3
× ( Tw - Tc ) kW / m2 (2.2)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
dimana Pw dan Pc adalah tekanan parsial uap air (N/m2) yang diperoleh dari table
uap pada temperature (K) air (Tw) dan tabung kaca (Tc).
Persamaan komponen konvektif oleh Cooper didasarkan atas suatu modifikasi
hubungan antara bilangan Nusselt dan dan bilangan Grashof untuk ruang udara
yang horizontal dan tertutup.
Komponen penguapan dinyatakan dengan:
p − pc
q uap = 16,27 × 10-3 q konv w
Tw − Tc
kW / m2
(2.3)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
11
dimana qkonv diperoleh dari persamaan (2.3). Komponen radiasi adalah:
(
)
q rad = σ εw Tw4 − Tc4 kW / m2
(2.4)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
dengan emisifitas biasanya εy = 0,9
Laju distilasi ditentukan dari:
muap =
quap
h fg
liter / (jam.m2)
(2.5)
hfg = energi penguapan ( kJ/kg)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
Efisiensi harian dari sebuah penyuling dapat dinyatakan dalam panas laten dari
produksi air harian sebagai fraksi radiasi harian yang masuk.
η=
muap × h fg
HT
(2.6)
HT = daya matahari yang masuk (W/m2)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian dilakukan di Kampus Universitas Sanata Dharma.
Pengambilan data dilakukan selama tiga jam dalam sehari yaitu pada pukul 10.3013.30 dan dilakukan selama empat hari yaitu pada tanggal 17 Juli – 19 Juli dan 21
Juli 2008.
3.2. Peralatan
Gambar 3.1. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas
12
13
Gambar 3.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan
Gambar 3.3. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan dan reflektor
BAB IV
ANALISIS DATA, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
Sebelum kita menghitung perpindahan panas dan laju distilasi pada alat
ini, kita harus menguji terlebih dahulu alatnya. Apabila alat sudah ada hasilnya,
dalam arti sudah ada penguapan, pengembunan, penyerapan,dan penetesan uap air
( kondensat ), kita membuat reflektor, pendingin, dan menyediakan satu tabung
plastik. Semua itu berguna untuk membandingkan variasi dalam alat tersebut, dan
untuk mengetahui mana yang paling efisien.
Setelah itu kita membuat termokopel yang berfungsi untuk mengukur
suhu. Setiap alat diberi tiga termokopel, yaitu untuk mengetahui suhu panas yang
ada pada tabung kaca, absorber, dan kain kasa.
4.1. Pengambilan Data
Dua alat kita rangkai dengan variasi yang berbeda, termokopel kita
pasang, terus letakkan di tempat yang selalu terkena sinar matahari. Kita juga
harus mempersiapkan termometer yang dihubungkan pada termokopel, dan
multimeter yang dihubungkan pada solarsel.
Setiap limabelas menit selama tiga jam kita ambil data, suhu pada tabung
kaca, suhu absorber,suhu kain kasa, volume air yang menetes pada tangki
penampung, dari dua alat yang berbeda variasi tersebut, dan energi surya yang
masuk saat itu.
14
15
4.2. Perhitungan
Pengambilan data pada tanggal 17 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang diberi pendingin pada saluran tangki penampung.
Tabel 4.1. Alat A dan alat B yang Diberi Pendingin pada Saluran Tangki
Penampung.
WAKTU
(menit)
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
T1 kaca
A
(oC)
30,65
31,13
32,28
33,62
32,95
30,45
33,04
31,89
29,69
32,18
33,14
31,70
T2
(oC)
35,87
39,21
39,64
39,03
39,29
34,64
40,96
36,13
40,61
44,65
41,31
36,04
T3 kasa
A
(oC)
37,21
41,21
39,65
40,40
37,53
33,03
42,70
36,84
39,84
42,46
42,21
36,65
T4 kaca
B
(oC)
30,72
31,48
31,04
32,55
30,66
29,65
33,12
30,34
31,23
32,87
32,62
30,85
T5
(oC)
36,87
41,66
42,04
40,70
39,93
38,21
42,81
37,44
44,72
45,20
42,33
37,16
T6 kasa
B
(oC)
37,65
42,89
42,14
40,83
40,36
38,21
43,54
37,28
45,97
48,03
43,07
37,09
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
0,00
0,00
0,75
1,50
2,25
3,00
5,25
6,00
6,75
9,00
9,75
10,50
0,00
0,00
1,50
3,00
3,00
4,50
6,00
6,75
7,50
10,50
11,25
12,00
105,0
150,0
150,0
172,5
152,5
237,5
112,5
125,0
612,5
152,5
97,5
82,5
Keterangan:
T1 kaca A = Suhu pada tabung kaca alat A ( oC ).
T2
= Suhu pada absorber alat A ( oC ).
T3 kasa A = Suhu pada kain kasa alat A ( oC ).
T4 kaca B = Suhu pada tabung kaca alat B ( oC ).
T5
= Suhu pada absorber alat B ( oC ).
T6 kasa B = Suhu pada kain kasa alat B ( oC ).
AIR1
= Volume air yang ada pada tangki penampung alat A ( ml ).
AIR2
= Volume air yang ada pada tangki penampung alat B ( ml ).
G
= Energi surya yang masuk ( W/m2 ).
16
Sebagai contoh kita mengambil data waktu limabelas menit pertama pada alat A:
T kaca A ( Tc ) = 30,65 oC = 303, 65 oF
Pada waktu 15 menit,
T kasa A ( Tw ) = 37,21 oC = 310,21 oF
( dari table 5.55. hal 65 ) Kaca 30,65 oC, pc = 0,0449 bar = 0,0449 × 105 pascal
Kasa 37,21 oC, pw = 0,0649 bar = 0,0649 × 105 pascal
Komponen konvektif oleh Cooper :
p w − pc
× Tw
q konv = 8,84 × 10 Tw − Tc +
3
268,9 × 10 − p w
-4
1
3
× ( Tw - Tc ) kW / m2
0,0649 × 10 5 − 0,0449 × 10 5
=8,84 × 10 310,21 − 303,65 +
× 310,21
3
5
268,9 × 10 − 0,0649 x10
-4
× ( 310,21 – 303,65 ) kW / m2
= 0,0120 kW/m2
Komponen penguapan:
p − pc
q uap = 16,27 × 10-3 q konv w
Tw − Tc
kW / m2
0,0649 × 10 5 − 0,0449 × 10 5
kW / m2
= 16,27 × 10-3 × 0,0120
310,21 − 303,65
= 0,0595 kW/m2
Komponen radiasi:
(
)
q rad = σ εw Tw4 − Tc4 kW / m2
= 5,67 × 10-11 × 0,9 (310,214 − 303,65 4 )
= 0,0388 kW/m2
1
3
17
Laju distilasi ( kecepatan perpindahan massa penguapan ):
(dari tabel 5.5. hal 65) Kasa A = 37,21 oC
hfg
muap =
=
quap
h fg
liter / (jam.m2)
0,0595(15 × 60 )
2412,953
= 0,0222 liter/(jam.m2)
Efisiensi:
η
=
=
=
muap × h fg
HT
q uap
GT
0,0595
105 1000
= 56,67 %
= 2412,953 kJ/kg
18
Untuk mengetahui hasil perhitungan seluruhnya ada pada tabel-tabel dibawah ini:
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Alat A.
pw A
pc A
0,0449
qconv A
(kW/m2)
0,0120
quapA
(kW/m2)
0,0595
qradA
(kW/m2)
0,0388
0,0649
0,0794
0,0463
0,0215
0,1152
0,0735
0,0495
0,0141
0,0763
0,0535
0,0659
ηA
56,67%
hfg A
(kJ/kg)
2412,953
muap A
(liter/jam.m2)
0,0008
0,0608
90,38%
2403,425
0,0031
0,0747
0,0444
49,79%
2407,153
0,0030
0,0127
0,0695
0,0412
43,09%
2405,365
0,0038
0,0515
0,0075
0,0383
0,0274
23,56%
2412,21
0,0026
0,0518
0,0444
0,0034
0,0160
0,0149
8,19%
2422,873
0,0013
0,0856
0,0518
0,0205
0,1165
0,0593
66,58%
2399,839
0,0111
0,0636
0,0484
0,0083
0,0412
0,0293
34,71%
2413,844
0,0045
0,0742
0,0423
0,0216
0,1105
0,0604
29,95%
2406,706
0,0135
0,0845
0,0493
0,0222
0,1238
0,0627
32,37%
2400,437
0,0169
0,0835
0,0521
0,0188
0,1059
0,0555
84,75%
2401,035
0,0159
0,0630
0,0479
0,0083
0,0410
0,0293
45,57%
2414,289
0,0067
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki
Penampung.
0,0451
qconv B
2
(kW/m )
0,0129
quap B
2
(kW/m )
0,0645
qrad B
2
(kW/m )
0,0410
61,43%
hfg B
(kJ/kg)
2411,91
muap B
2
(liter/jam.m )
0,00088
0,0864
0,0473
0,0255
0,1421
0,0695
68,48%
2399,401
0,00388
0,0832
0,0460
0,0245
0,1337
0,0673
89,12%
2401,193
0,00547
0,0780
0,0504
0,0166
0,0899
0,0502
55,76%
2404,326
0,00490
0,0762
0,0450
0,0204
0,1067
0,0582
65,66%
2405,443
0,00727
0,0683
0,0422
0,0172
0,0852
0,0506
43,71%
2410,574
0,00695
0,0892
0,0520
0,0227
0,1318
0,0642
75,29%
2397,831
0,01260
0,0651
0,0441
0,0129
0,0638
0,0409
53,71%
2412,8
0,00693
0,1005
0,0466
0,0362
0,2154
0,0911
58,42%
2391,988
0,02656
0,1111
0,0513
0,0379
0,2435
0,0953
63,65%
2387,03
0,03342
0,0872
0,0505
0,0228
0,1297
0,0641
68,74%
2398,953
0,01948
0,0645
0,0455
0,0113
0,0556
0,0369
61,80%
2413,245
0,00906
pw B
pc B
0,0664
ηB
19
Grafik:
q co n vA (kW /m 2)
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Konvektif
Pada Alat A
0.14
q u a p A (k W /m 2 )
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Penguapan
Pada Alat A
20
0.07
q ra d A (k W /m 2 )
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.040
q c o n v B (k W / m 2 )
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Konvektif
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
21
0.30
q u a p B (k W / m 2 )
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Gt (W/m2)
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Konvektif
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
0,12
qradB kW /m 2)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Gt (W/m2)
Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
M u a p A (li te r/ ja m .m 2 )
22
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
32
34
36
38
40
42
44
T kasaA (C)
M u a p B (lite r/ja m .m 2 )
Gambar 4.7. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
35
37
39
41
43
45
47
49
T kasaB (C)
Gambar 4.8. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B dengan
Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
23
0,000012
MairA (liter)
0,00001
0,000008
0,000006
0,000004
0,000002
0
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.9. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A.
0,000009
0,000008
MairB (liter)
0,000007
0,000006
0,000005
0,000004
0,000003
0,000002
0,000001
0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040
uapB (liter/jam.m2)
Gambar 4.10. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
24
12
Muap A, Mair A
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
14
Muap B, Mair B
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.12. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung. Volume
Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
Efisiensi A
25
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
30
32
34
36
38
40
42
44
Suhu Air A (C)
Gambar 4.13. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
120%
Efisiensi B
100%
80%
60%
40%
20%
0%
35
37
39
41
43
45
47
49
Suhu Air B (C)
Gambar 4.14. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B
dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
26
0,040
MuapA, MuapB
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.15. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
Massa Uap Alat B Lebih Tinggi dari Alat A.
27
Pengambilan data pada tanggal 18 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang tabung kaca diganti tabung plastik.
Tabel 4.4. Alat A dan alat B dengan Tabung Plastik.
WAKTU
(menit)
15
T1
kaca A
o
( C)
29,40
30
37,10
T3
kasa A
o
( C)
39,84
T4
kaca B
o
( C)
31,99
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
41,37
T6
kasa B
o
( C)
41,95
0
0
552,5
36,98
44,74
47,38
34,95
46,83
47,00
0,75
0
552,5
45
39,09
45,62
47,38
37,73
49,03
49,34
3
0
572,5
60
37,27
44,65
45,45
35,27
46,83
46,16
4,5
0
577,5
75
40,82
47,99
47,88
38,05
50,57
51,02
6
0,75
557,5
T2
(oC)
T5
(oC)
90
40,05
47,73
47,57
37,67
49,51
48,50
8,25
3
580
105
38,90
45,62
45,33
35,40
46,83
46,44
10,5
4,5
450
120
38,32
46,94
48,13
38,11
50,66
51,21
11,25
5,25
112,5
135
36,31
44,04
44,08
35,77
48,56
48,59
12
7,5
517,5
150
38,61
46,85
47,13
39,75
51,53
50,55
13,5
9
537,5
165
39,38
48,08
49,07
38,30
52,58
51,86
16,5
13,5
522,5
180
39,95
49,84
51,25
41,77
55,45
54,39
18
15
520
28
Hasil perhitungan:
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Alat A.
pw A
pc A
0,0415
qconv A
(kW/m2)
0,0224
quapA
(kW/m2)
0,1142
qradA
(kW/m2)
0,0620
0,0742
0,1077
0,0641
0,0231
0,1575
0,1077
0,0714
0,0171
0,0980
0,0650
0,1103
ηA
20,67%
hfg A
(kJ/kg)
2406,706
muap A
(liter/jam.m2)
0,0016
0,0665
28,50%
2388,586
0,0043
0,1220
0,0536
21,69%
2388,586
0,0050
0,0167
0,1091
0,0519
18,98%
2393,246
0,0060
0,0779
0,0139
0,1041
0,0461
18,34%
2387,382
0,0071
0,1087
0,0750
0,0151
0,1101
0,0488
19,36%
2388,134
0,0091
0,0974
0,0707
0,0121
0,0818
0,0411
15,87%
2393,546
0,0078
0,1117
0,0687
0,0215
0,1532
0,0633
54,46%
2386,779
0,0168
0,0916
0,0619
0,0155
0,0962
0,0487
30,55%
2396,545
0,0118
0,1064
0,0697
0,0178
0,1243
0,0548
23,57%
2389,188
0,0170
0,1169
0,0725
0,0212
0,1585
0,0632
29,90%
2384,518
0,0240
0,1299
0,0746
0,0263
0,2098
0,0746
40,25%
2379,231
0,0347
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Alat B dengan Tabung Plastik.
pw B
pc B
0,0487
qconv B
2
(kW/m )
0,0213
quap B
2
(kW/m )
0,1171
qrad B
2
(kW/m )
0,0606
0,0824
0,1057
0,0576
0,0279
0,1815
0,1184
0,0666
0,0269
0,1014
0,0585
0,1285
ηB
21,19%
hfg B
(kJ/kg)
2401,641
muap B
2
(liter/jam.m )
0,0016
0,0761
32,85%
2389,511
0,0050
0,1957
0,0752
34,78%
2383,867
0,0081
0,0243
0,1561
0,0687
27,14%
2391,538
0,0086
0,0677
0,0315
0,2399
0,0848
42,27%
2379,793
0,0165
0,1137
0,0664
0,0245
0,1739
0,0698
30,58%
2385,901
0,0143
0,1028
0,0589
0,0248
0,1606
0,0698
31,19%
2390,863
0,0154
0,1296
0,0679
0,0319
0,2446
0,0857
86,98%
2379,34
0,0269
0,1142
0,0601
0,0305
0,2095
0,0819
66,52%
2385,675
0,0259
0,1256
0,0739
0,0247
0,1927
0,0710
36,53%
2380,926
0,0265
0,1338
0,0686
0,0335
0,2623
0,0891
49,49%
2377,753
0,0398
0,1511
0,0817
0,0310
0,2778
0,0852
53,30%
2371,618
0,0461
29
Grafik:
0.030
q co n v A (k W /m 2)
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.16. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat A.
q u ap A (k W /m 2)
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
Gt (W/m2)
Gambar 4.17. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Penguapan Pada Alat A.
600
30
0.08
q ra d A (kW /m 2)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.18. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.040
q c o n v B (k W /m 2 )
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
440
460
480
500
520
540
560
580
Gt (W/m2)
Gambar 4.19. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat B dengan Tabung Plastik.
600
31
0.30
q u a p B (k W / m 2 )
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.20. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat B dengan Tabung Plastik.
q ra d B (k W /m 2 )
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.21. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B dengan Tabung Plastik.
32
M u a p A (l ite r/ ja m .m 2 )
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
40
42
44
46
48
50
52
T kasaA (C)
Gambar 4.22. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A
M u a p B (l i te r/ j a m . m 2 )
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
40
42
44
46
48
50
52
54
56
T kasaB (C)
Gambar 4.23. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B dengan
Tabung Plastik.
33
0,000025
MairA (liter)
0,00002
0,000015
0,00001
0,000005
0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.24. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A
0,000012
MairB (liter)
0,00001
0,000008
0,000006
0,000004
0,000002
0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
MuapB (liter/jam.m2)
Gambar 4.25. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
dengan Tabung Plastik.
34
20
Muap A, Mair A
15
10
5
0
0
50
100
150
200
-5
Waktu (menit)
Gambar 4.26 Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
16
Muap B, Mair B
14
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.27. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B dengan Tabung Plastik. Volume Air Lebih Tinggi dari
Massa Uap.
35
60%
Efisiensi A
50%
40%
30%
20%
10%
0%
35
40
45
50
55
Suhu Air (C)
Efisiensi B
Gambar 4. 28. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
40
42
44
46
48
50
52
54
56
Suhu Air B
Gambar 4.29. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B
dengan Tabung Plastik.
Muap A, Muap B
36
0,05
0,05
0,04
0,04
0,03
0,03
0,02
0,02
0,01
0,01
0,00
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.30. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B dengan Tabung Plastik. Massa Uap Alat B Lebih
Tinggi dari Alat A.
37
Pengambilan data pada tanggal 19 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang diberi reflektor.
Tabel 4.7. Alat A dan alat B yang Diberi reflektor.
WAKTU
(menit)
15
T1
kaca A
o
( C)
34,20
30
41,14
T3
kasa A
o
( C)
43,58
T4
kaca B
o
( C)
52,32
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
83,81
T6
kasa B
o
( C)
71,03
0
4,5
617,5
35,25
46,67
49,51
54,28
87,55
71,87
1,5
16,5
590
45
36,79
48,08
50,50
54,03
83,71
70,84
4,5
25,5
577,5
60
36,69
48,43
50,82
50,80
78,16
67,75
6
34,5
542,5
75
36,40
48,26
50,75
50,17
73,46
64,67
9
39
450
90
36,31
48,96
51,63
48,15
69,82
63,36
10,5
45
490
105
35,54
48,61
50,75
46,01
64,08
59,99
12
49,5
447,5
120
33,33
44,57
45,76
41,52
55,55
53,45
13,5
52,5
400
135
33,43
47,20
46,57
41,33
54,21
53,73
15
54
375
150
35,25
48,78
49,88
43,54
55,07
55,32
16,5
57
325
165
33,52
47,64
49,01
41,21
52,29
53,64
18
58,5
287,5
180
34,00
47,47
48,82
41,65
50,18
52,42
18,75
60
250
T2
(oC)
T5
(oC)
38
Hasil perhitungan:
Tabel 4.8. Hasil Perhitungan Alat A.
pw A
pc A
0,0552
qconv A
(kW/m2)
0,0198
quapA
(kW/m2)
0,1170
qradA
(kW/m2)
0,0581
0,0894
0,1194
0,0585
0,0353
0,2451
0,1253
0,0634
0,0337
0,1272
0,0631
0,1268
ηA
18,95%
hfg A
(kJ/kg)
2397,744
muap A
(liter/jam.m2)
0,0016
0,0913
40,60%
2383,462
0,0067
0,2476
0,0889
42,42%
2381,045
0,0102
0,0351
0,2593
0,0917
46,30%
2380,289
0,0143
0,0622
0,0358
0,2627
0,0930
52,94%
2380,441
0,0181
0,1323
0,0619
0,0392
0,2934
0,0996
62,43%
2378,323
0,0243
0,1268
0,0594
0,0387
0,2788
0,0982
59,49%
2380,441
0,0269
0,0995
0,0526
0,0289
0,1772
0,0775
41,83%
2392,495
0,0194
0,1035
0,0529
0,0312
0,1955
0,0823
50,46%
2390,542
0,0241
0,1216
0,0585
0,0365
0,2565
0,0939
73,29%
2382,556
0,0353
0,1165
0,0532
0,0392
0,2606
0,0981
85,10%
2384,669
0,0394
0,1155
0,0546
0,0369
0,2468
0,0940
91,83%
2385,121
0,0407
Tabel 4.9. Hasil Perhitungan aAlat B yang Diberi Reflektor.
pw B
pc B
0,1368
qconv B
(kW/m2)
0,0593
quap B
(kW/m2)
0,9742
qrad B
(kW/m2)
0,1432
0,3255
0,3377
0,1503
0,0553
0,9596
0,3229
0,1485
0,0517
0,2816
0,1271
0,2449
ηB
14,80%
hfg B
(kJ/kg)
2330,662
muap B
(liter/jam.m2)
0,0137
0,1364
15,26%
2328,568
0,0270
0,8732
0,1296
14,18%
2331,127
0,0368
0,0507
0,7524
0,1270
13,01%
2338,785
0,0422
0,1233
0,0404
0,5511
0,1068
11,49%
2346,413
0,0385
0,2306
0,1118
0,0424
0,5397
0,1104
10,33%
2349,639
0,0451
0,1972
0,1007
0,0370
0,4160
0,0990
8,72%
2357,911
0,0405
0,1445
0,0807
0,0287
0,2495
0,0802
5,85%
2373,892
0,0275
0,1464
0,0799
0,0302
0,2637
0,0834
6,60%
2373,21
0,0328
0,1580
0,0892
0,0286
0,2719
0,0806
7,85%
2369,34
0,0376
0,1458
0,0794
0,0303
0,2631
0,0835
8,58%
2373,438
0,0399
0,1375
0,0812
0,0249
0,2120
0,0721
7,96%
2376,391
0,0351
39
Grafik:
0.045
q c o n v A (k W / m 2 )
0.040
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.31. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat A.
0.35
q u ap A (kW /m 2)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
200
250
300
350
400
450
500
550
Gt (W/m2)
Gambar 4.32. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat A.
600
40
0.12
q ra d A (k W /m 2 )
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.33. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.07
q co n vB (kW /m 2)
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.34. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat B yang Diberi Reflektor.
650
41
1.2
q u a p B (k W /m 2 )
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.35. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
PenguapanPada Alat B yang Diberi Reflektor.
0,16
q ra d B (k W / m 2 )
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.36. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B yang Diberi Reflektor.
42
M u a p A (l ite r/ ja m . m 2 )
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
T kasaA (C)
Gambar 4.37. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A.
M u a p B (lite r/ja m .m 2 )
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
50
55
60
65
70
75
T kasaB (C)
Gambar 4.38. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B yang
Diberi Reflektor.
43
0,000025
MairA (liter)
0,00002
0,000015
0,00001
0,000005
0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.39. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A
0,000025
MairA (liter)
0,00002
0,000015
0,00001
0,000005
0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.40. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
yang Diberi Reflektor.
44
25
Muap A, Mair A
20
15
10
5
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.41. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
80
Muap B, Mair B
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.42. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B dengan Diberi Reflektor. Volume Air Lebih Tinggi dari
Massa Uap.
Efisiansi A
45
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
42
44
46
48
50
52
54
Suhu Air A (C)
Gambar 4.43. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
18%
16%
Efisiensi B
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
0%
50
55
60
65
70
75
Suhu Air B (C)
Gambar 4.44. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B
dengan Diberi Reflektor.
Muap A, Muap B
46
0,050
0,045
0,040
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.45. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B dengan Diberi Reflektor. Massa Uap Alat B Lebih
Tinggi dari Alat A.
47
Pengambilan data pada tanggal 21 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang diberi reflektor dan pendingin.
Tabel 4.10. Alat A dan alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin
WAKTU
(menit)
15
T1
kaca A
o
( C)
34,58
30
o
T4
kaca B
o
( C)
59,90
T5 ( C)
39,64
T3
kasa A
o
( C)
40,33
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
82,37
T6
kasa B
o
( C)
87,10
0
7,5
610
36,59
44,48
45,82
61,73
89,08
92,43
0
25,5
600
45
37,94
44,83
43,64
66,28
92,34
91,87
0
37,5
620
60
38,61
45,62
45,26
70,51
94,83
90,38
1,5
55,5
620
75
39,09
47,11
46,57
64,76
88,03
84,58
3
73,5
617,5
90
36,79
44,13
45,20
61,92
85,53
82,80
4,5
87
612,5
105
35,35
43,34
44,64
59,71
83,14
78,04
6
97,5
607,5
120
34,48
44,74
45,08
56,87
79,40
75,51
7,5
114
592,5
135
36,40
46,32
49,63
56,61
77,97
74,48
9
123
542,5
150
37,27
46,67
49,01
53,08
74,23
71,03
12
132
520
165
41,20
51,16
52,19
54,40
73,46
71,31
15
138
475
180
38,90
46,59
47,76
45,88
59,48
59,81
16,5
144
410
T2
(oC)
48
Hasil perhitungan:
Tabel 4.11. Hasil Perhitungan Alat A pada..
pw A
pc A
0,0564
qconv A
(kW/m2)
0,0102
quapA
(kW/m2)
0,0568
qradA
(kW/m2)
0,0352
0,0760
0,0998
0,0628
0,0196
0,1275
0,0896
0,0673
0,0103
0,0971
0,0697
0,1035
ηA
9,31%
hfg A
(kJ/kg)
2405,514
muap A
(liter/jam.m2)
0,0008
0,0585
21,08%
2392,345
0,0035
0,0652
0,0360
10,70%
2397,594
0,0027
0,0127
0,0849
0,0424
13,69%
2393,696
0,0046
0,0714
0,0149
0,1040
0,0481
16,81%
2390,542
0,0071
0,0968
0,0634
0,0173
0,1113
0,0532
18,10%
2393,846
0,0091
0,0941
0,0588
0,0196
0,1215
0,0582
19,91%
2395,196
0,0116
0,0962
0,0561
0,0234
0,1438
0,0662
23,97%
2394,146
0,0157
0,1201
0,0622
0,0320
0,2282
0,0852
40,20%
2383,16
0,0282
0,1165
0,0650
0,0273
0,1948
0,0757
36,67%
2384,669
0,0268
0,1359
0,0794
0,0255
0,2139
0,0733
42,99%
2376,96
0,0324
0,1097
0,0707
0,0187
0,1341
0,0573
30,30%
2387,683
0,0221
Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
pw B
pc B
0,1963
qconv B
(kW/m2)
0,1127
quap B
(kW/m2)
2,9228
qrad B
(kW/m2)
0,2314
0,6297
0,7682
0,2138
0,1396
4,1039
0,7527
0,2635
0,1109
0,7123
0,3182
0,5711
ηB
44,95%
hfg B
(kJ/kg)
2290,245
muap B
(liter/jam.m2)
0,0418
0,2694
64,16%
2276,669
0,1181
3,4501
0,2283
52,20%
2278,102
0,1488
0,0794
2,5623
0,1792
38,77%
2281,92
0,1471
0,2459
0,0738
1,9709
0,1701
29,94%
2296,645
0,1406
0,5325
0,2157
0,0772
1,9062
0,1758
29,20%
2301,136
0,1628
0,4389
0,1946
0,0621
1,3484
0,1496
20,82%
2313,14
0,1337
0,3949
0,1701
0,0618
1,2133
0,1486
19,21%
2319,466
0,1371
0,3780
0,1681
0,0580
1,1087
0,1416
19,17%
2322,038
0,1408
0,3255
0,1419
0,0563
0,9376
0,1379
16,91%
2330,662
0,1318
0,3296
0,1512
0,0523
0,8984
0,1308
17,74%
2329,964
0,1389
0,1955
0,1000
0,0368
0,4101
0,0984
9,38%
2358,37
0,0684
49
Grafik:
q c o n v A (k W /m 2 )
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
450
470
490
510
530
550
570
590
610
630
Gt (W/m2)
Gambar 4.46. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat A.
0.30
q u a p A (k W / m 2 )
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
450
470
490
510
530
550
570
590
610
Gt (W/m2)
Gambar 4.47. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat A.
630
50
0.09
0.08
q rad A (kW /m 2)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.48. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.16
q c o n v B (k W / m 2 )
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.49. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
650
51
4.5
4.0
q u a p B (k W / m 2 )
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.50. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
0.3
q ra d B (k W /m 2 )
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.51. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
M u ap A (lite r/ja m .m 2 )
52
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
40
42
44
46
48
50
52
54
T kasaA (C)
M u a p B (l i te r/ j a m . m 2 )
Gambar 4.52. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A.
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
55
60
65
70
75
80
85
90
95
T kasaB (C)
Gambar 4.53. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B yang
Diberi Reflektor dan Pendingin.
53
0,000016
0,000014
MairA (liter)
0,000012
0,00001
0,000008
0,000006
0,000004
0,000002
0
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
MuapA (liter/jam.m2)
MairB (liter)
Gambar 4.54. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A
0,0001
0,00009
0,00008
0,00007
0,00006
0,00005
0,00004
0,00003
0,00002
0,00001
0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
MuapB (liter/jam.m2)
Gambar 4.55. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
54
18
Muap A, Mair A
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.56. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
180
Muap B, Mair B
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.57. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin. Volume Air Lebih
Tinggi dari Massa Uap.
Efisiensi A
55
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
40
42
44
46
48
50
52
54
Suhu Air A (C)
Gambar 4.58. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
70%
Efisiensi B
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Suhu Air B (C)
Gambar 4.59. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B yang
Diberi Reflektor dan Pendingin.
56
0,18
Muap A, Muap B
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.60. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin. Massa Uap Alat
B Lebih Tinggi dari Alat A.
57
4.3. Pembahasan
Dalam perhitungan-perhitungan tersebut diatas masih terjadi banyak
ketidakcocokan
dengan
perhitungan
yang
sebenarnya.
Misalnya
dalam
perhitungan efisiensi pada alat yang menggunakan reflektor khususnya, tercatat
lebih dari 100%, itu dikarenakan efisiensi adalah perbandingan antara penguapan
dan energi surya yang masuk ke absorber, sedangkan reflektor yang sudah
diketahui luasnyapun tidak semua sinar yang dipantulkannya masuk ke absorber,
sehingga terjadi pengurangan sinar yang masuk ke absorber dan pengurangan itu
tidak dapat diketahui besarnya.
Perbandingan yang digambarkan dengan grafik-grafik diatas sebagian
besar menunjukkan bahwa:
•
semakin besar energi surya yang masuk maka semakin besar pula
komponen konvektif, penguapan, dan radiasi yang terjadi. Tapi itu tidak
terjadi pada alat yang menggunakan tabung plastic ( Gambar 4.19, 4.20,
4.21 hal 30), karena bahan dari plastik bahan yang dapat menghantarkan
panas, sehingga suhu didalam tabung plastik dapat dihantarkan keluar,
begitupun sebaliknya. Itu juga terjadi pada alat A ( Gambar 4.6, 4.7, 4.8
hal 49), dimungkinkan itu terjadi saat pengambilan data cuaca sangat
mendung, sehingga mengakibatkan temperatur absorber dan tabung kaca
sangat
MENGGUNAKAN PRINSIP KAPILARITAS
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat Sarjana TEKNIK MESIN
di Teknik Mesin
Diajukan Oleh :
ANDRIYANTO SETYAWAN
065214061
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
WATER DISTILLER WITH SOLAR ENERGY
USING CAPILLARITY PRINCIPLE
A THESIS
Presented As Partial Fulfillment Of The Requirements
To Obtain Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Of Engineering
By :
ANDRIYANTO SETYAWAN
065214061
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
ii
Distilator Air Energi Surya
Menggunakan Prinsip Kapilaritas
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat Sarjana Teknik
di Teknik Mesin
Diajukan Oleh :
ANDRIYANTO SETYAWAN
065214061
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
iii
iv
v
vi
vii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa,
akhirnya penulis telah menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam Tugas Akhir ini
mahasiswa dituntut untuk bekerja merancang dan membuat mesin sendiri lengkap
dengan perhitungan, pembahasan, serta gambar detailnya dibantu dosen
pembimbing.
Tugas Akhir yang dikerjakan penulis ini adalah membuat alat
Distilator Air Energi Surya Menggunakan Prinsip Kapilaritas.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis mengalami banyak
kesulitan dari persiapan mencari data, mengkonsep, dan merancang denagan
semaksimal mungkin, dan akhirnya penulis dapat menyelesaikannya. Dalam
penyelesaian tugas ini penulis dibantu oleh banyak pihak, oleh karena itu penulis
mengucapkan terimakasih kepada:
1. Ir. Gregorius Heliarko, S.J, S.S, B.S.T, M.A,M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Budi Sugiharto, S.T, M.T, selaku Kepala Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
viii
ix
DAFTAR ISI
Halaman
Judul…………………………………………………………………....i
Halaman
pengesahan…………...……………………………………….……....iv
Halaman
Pengujian…………………………………………………………..…..v
Lembar
Pernyataan…………………………………………………….…….…vi
Kata
Pengantar……………………………………………………..………….viii
Daftar
Isi………………………………………………………………...……......x
Daftar
Gambar.....................................................................................................xii
Daftar
Tabel…………………………………………………………………....xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah………………….…………..………...…..2
1.2.
Tinjauan Umum …………...……………………………………….2
1.3.
Tinjauan Khusus ………………………………………...…………2
1.4.
Tujuan Penelitian… .…………………………………...………..…3
1.5.
Manfaat Penelitian ………………………………………...……….3
1.6.
Batasan Masalah ……………………………………….……..……4
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Landasan Teori………………………...…………………..…..……6
2.2.
Tinjauan Pustaka …………………………………………..…...…..8
2.3.
RumusPerhitungan…………………………………………………10
x
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.
Tempat dan Waktu Peneliti…………………………….…….............12
3.2.
Peralatan………………………………………….…….…………….12
BAB IV
ANALISIS DATA, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.1.
Pengambilan Data…………………..………………….………..…14
4.2.
Perhitungan………………………………….………………..……15
4.3
Pembahasan…………….……………………………………........57
BAB V
KESIMPULAN, SARAN DAN PENUTUP
5.1
Kesimpulan…………………………………………...……………59
5.2
Saran………………………………………………………………..59
5.3
Penutup…………………………………………….…….…………60
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………...….62
LAMPIRAN………………………………………………………………...63
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema alat distilasi energi surya yang umum………………...……..7
Gambar 2.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas……………..……………………………………………7
Gambar 3.1. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas…………………………………...…………………….12
Gambar 3.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan………………………….13
Gambar 3.3. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan dan reflector……………13
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Alat A dan alat B yang Diberi Pendingin pada Saluran Tangki
Penampung.........................................................................................15
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Alat A……………………………………………..18
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki
Penampung…………………..……………………………………...18
Tabel 4.4. Alat A dan alat B dengan Tabung Plastik………...…………………..27
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Alat A……………………………………………..28
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Alat B dengan Tabung Plastik……………………28
Tabel 4.7. Alat A dan alat B yang Diberi reflektor…………………………...…37
Tabel 4.8. Hasil Perhitungan Alat A……………………………………………..38
Tabel 4.9. Hasil Perhitungan aAlat B yang Diberi Reflektor……………………38
Tabel 4.10. Alat A dan alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin ……………47
Tabel 4.11. Hasil Perhitungan Alat A pada………………………………………48
Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin…....48
Tabel 5.5. Sifat Air dan Uap Jenuh……………………………………..……….65
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
Air yang ada di bumi ini diuapkan oleh energi surya. Uap air tersebut
kemudian dibawa oleh arus udara sehingga uap air menjadi dingin sampai
temperatur embun sehingga terjadi pengembunan. Alat distilasi air energi surya
yang dianalisis di bawah ini merupakan tiruan proses alamiah dalam ukuran kecil,
yaitu dengan meniru prinsip kerja dari pohon. Air yang diserap akar akan naik
sampai ke daun hingga terjadi proses fotosintesis. Dapat kita bayangkan kalau air
yang ada pada proses fotosintesis itu kita tampung, maka kita akan mendapat air
bersih dalam jumlah yang besar.
Air bersih merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum dan
memasak. Air yang tersedia pada sumber air belum tentu dalam kondisi bersih,
sering air yang tersedia terkontaminasi dengan tanah, garam (air laut) atau bahan
lain. Air dalam kondisi ini dapat mengganggu kesehatan jika digunakan. Untuk itu
air yang terkontaminasi tersebut harus dijernihkan lebih dahulu.
Ada beberapa cara penjernihan air secara sederhana misalnya dengan
penyaringan. Cara lain adalah dengan memanfaatkan energi surya yaitu
menggunakan alat distilasi surya. Alat distilasi surya memiliki keuntungan dalam
hal biaya yang murah, pemakaian dan perawatan yang mudah. Alat distilasi surya
umumnya terdiri dari 3 (tiga) komponen penting yakni pelat absorber, penutup
kaca dan pengatur ketinggian air (jumlah air) dalam alat. Absorber berfungsi
1
2
menyerap energi panas surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari
kotoran. Penutup kaca berfungsi untuk mencegah agar panas yang sudah diserap
absorber tidak keluar lagi dari dalam alat ke lingkungan. Pengatur ketinggian air
berfungsi untuk mengatur jumlah air yang ada dalam alat agar tidak terlalu
banyak. Jika air dalam alat terlalu banyak maka proses penguapan air akan
berjalan lambat sehingga air jernih yang dihasilkan sedikit.
Dewasa ini banyak penelitian dilakukan untuk mencari cara pengaturan
ketinggian atau jumlah air pada alat distilasi air energi surya yang lebih murah
dan mudah didapatkan diantaranya menggunakan prinip kapilaritas seperti sumbu
pada kompor minyak tanah dalam rumah tangga. Sebagai sumbu dapat digunakan
kain atau fiber. Kain atau fiber ini juga berfungsi sebagai absorber sehingga pelat
absorber tidak diperlukan lagi. Informasi tentang unjuk kerja alat distilasi yang
menggunakan prinsip kapilaritas di Indonesia belum banyak sehingga hal ini
memerlukan penelitian untuk menjajagi kemungkinan penggunaan prinsip
kapilaritas ini pada alat distilasi air energi surya.
1.1. Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang sedang berkembang dan menjadi suatu
negara industri, maka Indonesia masih membutuhkan peralatan pabrik yang
canggih. Indonesia tidak boleh mengandalkan segmen perekonomian saja.
Dalam perkembangan industri yang pesat ini Indonesia masih membutuhkan alat
pabrik, seperti alat penjernih air. Untuk itu dibutuhkan alat penjernih air yang
efisien dan murah, sehingga tidak Cuma pabrik yang memiliki alat ini,
rumahtanggapun dapat memilikinya atau bahkan dapat membuat alat tersebut.
3
1.2. Tinjauan Umum
Dalam perancangan alat distilasi ini dipilih energi surya sebagai sumber
energinya untuk menguapkan air yang ada di dalam tabung kaca. Alasan
dipilihnya energi surya sebagai sumber energinya yaitu:
1. Mudah mendapatkannya.
2. Tidak mengeluarkan biaya untuk mendapatkannya.
3. Sangat efektif penggunaannya.
1.3. Tinjauan Khusus
Alat distilasi air ini adalah alat yang menyerap air dari bawah, dengan
perantara kain kasa, disalurkan kedalam tabung kaca dan dipanaskan sehingga
menghasilkan uap air yang menempel di tabung kaca ( kondensat ), dan uap air
tersebut mengalir karena gaya beratnya kedalam penampung air. Air yang ada
dalam penampung sangat jernih.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui air distilasi dan efisiensi terbaik pada alat distilasi yang dapat
dihasilkan.
2. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.
3. mendapatkan air bersih yang sebelumnya telah terkontaminasi.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Menjajagi kemungkinan pembuatan alat distilasi air energi surya
menggunakan prinsip kapilaritas.
2. Menambah kepustakaan teknologi alat distilasi air energi surya.
4
3. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat
prototipe dan produk teknologi alat distilasi dengan energi surya yang
dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.
4. Meningkatkan taraf kesehatan masyarakat.
1.6. Batasan Masalah
Pembatasan masalah ini mempunyai maksud agar dalam pembahasan nanti
akan lebih terarah pada Tugas Akhir.
Pembahasan masalah ini akan berkisar tentang:
1. Perhitungan percepatan perpindahan panas konvektif.
2. Perhitungan perpindahan panas oleh penguapan.
3. Perhitungan perpindahan panas radiasi dari air ke tutup.
4. Perhitungan perpindahan panas total.
5. Perhitungan efisiensi seketika alat distilasi.
6. Perhitungan laju distilasi.
Unjuk kerja alat distilasi air energi surya tergantung pada lama waktu
penguapan air dan lama waktu pengembunan uap. Waktu yang diperlukan untuk
penguapan tergantung pada efisiensi absorber dalam mengumpulkan energi surya
dan mengkonversikannya ke air, juga tergantung pada sifat-sifat dan jumlah air
dalam sistem. Waktu yang diperlukan untuk pengembunan tergantung pada
keefektifan kondenser (kaca penutup) dalam mendinginkan uap.
Pada penelitian ini akan dibuat model alat distilasi energi surya dengan
menggunakan prinsip kapilaritas dengan menggunakan kain agar jumlah air yang
berada dalam system dapat terjaga tidak terlalu banyak. Kain tersebut juga
5
berfungsi sebagai absorber. Agar jumlah energi surya yang dapat diserap absorber
bertambah banyak maka dalam penelitian ini akan digunakan reflektor parabola.
Sedangkan untuk meningkatkan efektivitas kondenser (kaca penutup) dalam
penelitian ini akan digunakan kondenser tambahan berpendingin air. Konstruksi
alat secara keseluruhan akan dibuat sesederhana mungkin dengan bahan-bahan
yang mudah didapat sehingga diharapkan dapat dibuat sendiri oleh masyarakat
umum.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Landasan Teori
Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat distilasi energi surya
pada umumnya (gambar 1) adalah kolektor. Bagian utama kolektor distilasi energi
surya adalah pelat absorber dan kaca penutup. Absorber berfungsi sebagai
penyerap energi surya untuk memanasi air yang akan didistilasi. Kaca penutup
berfungsi sebagai kondenser yang berfungsi mengembunkan uap air. Bagian lain
yang umum terdapat pada kolektor distilasi adalah saluran masuk air
terkontaminasi, saluran keluar air distilasi 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 distilasi 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.
6
7
Gambar 2.1. Skema alat distilasi energi surya yang umum
Gambar 2.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas
Pada alat distilasi air energi surya yang menggunakan prinsip kapilaritas
(gambar 2.2 ), pelat absorber dan pengatur ketinggian air tidak diperlukan lagi
karena selain berfungsi sebagai sumbu, kain yang digunakan juga berfungsi
sebagai absorber dan masuknya air dalam sistem secara perlahan dengan prinsip
kapilaritas. Sehingga secara konstruksi alat distilasi air dengan energi surya yang
8
menggunakan prinsip kapilaritas ini lebih sederhana dan murah. Proses yang
terjadi secara umum pada alat distilasi air energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas ini sama dengan alat distilasi air energi surya pada umumnya.
Distilasi air dengan prinsip kapilaritas terdiri dari satu tabung kaca, satu
tangki penampung. Dalam alat ini juga dapat ditambah reflektor yang dipasang
disamping tabung kaca yang berfungsi untuk menambah dan memusatkan panas
pada tabung kaca,dan juga bisa ditambah pendingin di saluran tangki penampung
yang berfungsi untuk mendinginkan air yang mengalir pada saluran tangki
penampung sebagai pencegahan penguapan kembali.
Radiasi yang diterima olek reflektor akan dipantulkan, diterima oleh
absorber yang mengkonversikan menjadi panas. Sehingga kain kasa basah yang
berada diantara plat absorber menjadi panas dan menguapkan air yang membasahi
kain kasa, sehingga kain kasa dapat menyerap kembali air yang berada pada kotak
penampung air yang terkontaminasi. Air yang diuapkan dari kain kasa akan
menempel pada dinding tabung kaca,setelah beberapa lama air akan mengalir
pada dinding kaca karena gaya berat air itu sendiri. Air akan mengalir melalui
saluran tangki penampung dan menuju tangki penampung dalam keadaan yang
sangat bersih.
2.2. Tinjauan Pustaka
Di daerah pegunungan yang terdapat banyak air payau dan di daerah
pantai yang airnya mengandung kadar garam yang sangat tinggi, apabila terjadi
kemarau yang panjang akan sulit menemukan air tawar. Oleh karena itu, dengan
9
adanya alat distilasi ini akan sangat berguna untuk melakukan penyaringan air
payau ataupun air laut sehingga menjadi air tawar.
Alat distilasi energi surya konvensional umumnya dapat menghasilkan air bersih 6
liter per hari tiap satu meter persegi luasan kolektor. Keuntungan alat distilasi
energi surya sebagai penjernih air diantaranya tidak memerlukan biaya tinggi
dalam pembuatannya, pengoperasian dan perawatannya mudah (Kunze, 2001).
Alat distilasi air laut energi surya menggunakan arang sebagai absorber sekaligus
sebagai sumbu menghasilkan efisiensi 15% diatas alat distilasi jenis sumbu. Pada
penelitian ini alat distilasi diposisikan miring dan air laut dialirkan dari satu sisi
alat kesisi lain yang lebih rendah (Naim et. al., 2002). Penelitian alat distilasi
energi surya menggunakan penyimpan panas dengan material berubah fasa
menghasilkan air distilasi 4,536 L/m2 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 distilasi ini
dapat bekerja siang dan malam (Naim et. al., 2002). Penelitian alat distilasi surya
satu tingkat menggunakan aspal sebagai penyimpan panas dapat bekerja siang dan
malam. Efisiensi yang dihasilkan sampai 51%. Proses distilasi pada malam hari
memberikan kontribusi sebanyak 16% dari total air distilasi yang dihasilkan. Alat
distilasi ini dilengkapi dengan penyembur air (Badran, 2007). Penelitian alat
distilasi energi surya jenis kolam tunggal seluas 3m2 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)
10
2.3. Rumus Perhitungan
Radiasi surya yang diserap oleh air sebagai panas (τα) GT, dipindahkan ke
tabung kaca dengan cara konveksi qkonv, qrad, dan penguapan quap.
Dalam analisis ini dimisalkan bahwa kehilangan panas melalui alas dan sisisisinya dapat diabaikan. Keseimbangan energi pada air menghasilkan:
( τα ) GT = q konv + q rad + q uap kW / m2
(2.1)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
Dimana komponen konvektif oleh Cooper ditentukan sebagai:
p w − pc
q konv = 8,84 × 10 Tw − Tc +
× Tw
3
268,9 ×10 − p w
-4
1
3
× ( Tw - Tc ) kW / m2 (2.2)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
dimana Pw dan Pc adalah tekanan parsial uap air (N/m2) yang diperoleh dari table
uap pada temperature (K) air (Tw) dan tabung kaca (Tc).
Persamaan komponen konvektif oleh Cooper didasarkan atas suatu modifikasi
hubungan antara bilangan Nusselt dan dan bilangan Grashof untuk ruang udara
yang horizontal dan tertutup.
Komponen penguapan dinyatakan dengan:
p − pc
q uap = 16,27 × 10-3 q konv w
Tw − Tc
kW / m2
(2.3)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
11
dimana qkonv diperoleh dari persamaan (2.3). Komponen radiasi adalah:
(
)
q rad = σ εw Tw4 − Tc4 kW / m2
(2.4)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
dengan emisifitas biasanya εy = 0,9
Laju distilasi ditentukan dari:
muap =
quap
h fg
liter / (jam.m2)
(2.5)
hfg = energi penguapan ( kJ/kg)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
Efisiensi harian dari sebuah penyuling dapat dinyatakan dalam panas laten dari
produksi air harian sebagai fraksi radiasi harian yang masuk.
η=
muap × h fg
HT
(2.6)
HT = daya matahari yang masuk (W/m2)
( sumber : Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, Pradnya Paramita,
Jakarta, 1995. hal 176)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian dilakukan di Kampus Universitas Sanata Dharma.
Pengambilan data dilakukan selama tiga jam dalam sehari yaitu pada pukul 10.3013.30 dan dilakukan selama empat hari yaitu pada tanggal 17 Juli – 19 Juli dan 21
Juli 2008.
3.2. Peralatan
Gambar 3.1. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas
12
13
Gambar 3.2. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan
Gambar 3.3. Skema alat distilasi energi surya yang menggunakan prinsip
kapilaritas dengan kondenser tambahan dan reflektor
BAB IV
ANALISIS DATA, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
Sebelum kita menghitung perpindahan panas dan laju distilasi pada alat
ini, kita harus menguji terlebih dahulu alatnya. Apabila alat sudah ada hasilnya,
dalam arti sudah ada penguapan, pengembunan, penyerapan,dan penetesan uap air
( kondensat ), kita membuat reflektor, pendingin, dan menyediakan satu tabung
plastik. Semua itu berguna untuk membandingkan variasi dalam alat tersebut, dan
untuk mengetahui mana yang paling efisien.
Setelah itu kita membuat termokopel yang berfungsi untuk mengukur
suhu. Setiap alat diberi tiga termokopel, yaitu untuk mengetahui suhu panas yang
ada pada tabung kaca, absorber, dan kain kasa.
4.1. Pengambilan Data
Dua alat kita rangkai dengan variasi yang berbeda, termokopel kita
pasang, terus letakkan di tempat yang selalu terkena sinar matahari. Kita juga
harus mempersiapkan termometer yang dihubungkan pada termokopel, dan
multimeter yang dihubungkan pada solarsel.
Setiap limabelas menit selama tiga jam kita ambil data, suhu pada tabung
kaca, suhu absorber,suhu kain kasa, volume air yang menetes pada tangki
penampung, dari dua alat yang berbeda variasi tersebut, dan energi surya yang
masuk saat itu.
14
15
4.2. Perhitungan
Pengambilan data pada tanggal 17 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang diberi pendingin pada saluran tangki penampung.
Tabel 4.1. Alat A dan alat B yang Diberi Pendingin pada Saluran Tangki
Penampung.
WAKTU
(menit)
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
T1 kaca
A
(oC)
30,65
31,13
32,28
33,62
32,95
30,45
33,04
31,89
29,69
32,18
33,14
31,70
T2
(oC)
35,87
39,21
39,64
39,03
39,29
34,64
40,96
36,13
40,61
44,65
41,31
36,04
T3 kasa
A
(oC)
37,21
41,21
39,65
40,40
37,53
33,03
42,70
36,84
39,84
42,46
42,21
36,65
T4 kaca
B
(oC)
30,72
31,48
31,04
32,55
30,66
29,65
33,12
30,34
31,23
32,87
32,62
30,85
T5
(oC)
36,87
41,66
42,04
40,70
39,93
38,21
42,81
37,44
44,72
45,20
42,33
37,16
T6 kasa
B
(oC)
37,65
42,89
42,14
40,83
40,36
38,21
43,54
37,28
45,97
48,03
43,07
37,09
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
0,00
0,00
0,75
1,50
2,25
3,00
5,25
6,00
6,75
9,00
9,75
10,50
0,00
0,00
1,50
3,00
3,00
4,50
6,00
6,75
7,50
10,50
11,25
12,00
105,0
150,0
150,0
172,5
152,5
237,5
112,5
125,0
612,5
152,5
97,5
82,5
Keterangan:
T1 kaca A = Suhu pada tabung kaca alat A ( oC ).
T2
= Suhu pada absorber alat A ( oC ).
T3 kasa A = Suhu pada kain kasa alat A ( oC ).
T4 kaca B = Suhu pada tabung kaca alat B ( oC ).
T5
= Suhu pada absorber alat B ( oC ).
T6 kasa B = Suhu pada kain kasa alat B ( oC ).
AIR1
= Volume air yang ada pada tangki penampung alat A ( ml ).
AIR2
= Volume air yang ada pada tangki penampung alat B ( ml ).
G
= Energi surya yang masuk ( W/m2 ).
16
Sebagai contoh kita mengambil data waktu limabelas menit pertama pada alat A:
T kaca A ( Tc ) = 30,65 oC = 303, 65 oF
Pada waktu 15 menit,
T kasa A ( Tw ) = 37,21 oC = 310,21 oF
( dari table 5.55. hal 65 ) Kaca 30,65 oC, pc = 0,0449 bar = 0,0449 × 105 pascal
Kasa 37,21 oC, pw = 0,0649 bar = 0,0649 × 105 pascal
Komponen konvektif oleh Cooper :
p w − pc
× Tw
q konv = 8,84 × 10 Tw − Tc +
3
268,9 × 10 − p w
-4
1
3
× ( Tw - Tc ) kW / m2
0,0649 × 10 5 − 0,0449 × 10 5
=8,84 × 10 310,21 − 303,65 +
× 310,21
3
5
268,9 × 10 − 0,0649 x10
-4
× ( 310,21 – 303,65 ) kW / m2
= 0,0120 kW/m2
Komponen penguapan:
p − pc
q uap = 16,27 × 10-3 q konv w
Tw − Tc
kW / m2
0,0649 × 10 5 − 0,0449 × 10 5
kW / m2
= 16,27 × 10-3 × 0,0120
310,21 − 303,65
= 0,0595 kW/m2
Komponen radiasi:
(
)
q rad = σ εw Tw4 − Tc4 kW / m2
= 5,67 × 10-11 × 0,9 (310,214 − 303,65 4 )
= 0,0388 kW/m2
1
3
17
Laju distilasi ( kecepatan perpindahan massa penguapan ):
(dari tabel 5.5. hal 65) Kasa A = 37,21 oC
hfg
muap =
=
quap
h fg
liter / (jam.m2)
0,0595(15 × 60 )
2412,953
= 0,0222 liter/(jam.m2)
Efisiensi:
η
=
=
=
muap × h fg
HT
q uap
GT
0,0595
105 1000
= 56,67 %
= 2412,953 kJ/kg
18
Untuk mengetahui hasil perhitungan seluruhnya ada pada tabel-tabel dibawah ini:
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Alat A.
pw A
pc A
0,0449
qconv A
(kW/m2)
0,0120
quapA
(kW/m2)
0,0595
qradA
(kW/m2)
0,0388
0,0649
0,0794
0,0463
0,0215
0,1152
0,0735
0,0495
0,0141
0,0763
0,0535
0,0659
ηA
56,67%
hfg A
(kJ/kg)
2412,953
muap A
(liter/jam.m2)
0,0008
0,0608
90,38%
2403,425
0,0031
0,0747
0,0444
49,79%
2407,153
0,0030
0,0127
0,0695
0,0412
43,09%
2405,365
0,0038
0,0515
0,0075
0,0383
0,0274
23,56%
2412,21
0,0026
0,0518
0,0444
0,0034
0,0160
0,0149
8,19%
2422,873
0,0013
0,0856
0,0518
0,0205
0,1165
0,0593
66,58%
2399,839
0,0111
0,0636
0,0484
0,0083
0,0412
0,0293
34,71%
2413,844
0,0045
0,0742
0,0423
0,0216
0,1105
0,0604
29,95%
2406,706
0,0135
0,0845
0,0493
0,0222
0,1238
0,0627
32,37%
2400,437
0,0169
0,0835
0,0521
0,0188
0,1059
0,0555
84,75%
2401,035
0,0159
0,0630
0,0479
0,0083
0,0410
0,0293
45,57%
2414,289
0,0067
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki
Penampung.
0,0451
qconv B
2
(kW/m )
0,0129
quap B
2
(kW/m )
0,0645
qrad B
2
(kW/m )
0,0410
61,43%
hfg B
(kJ/kg)
2411,91
muap B
2
(liter/jam.m )
0,00088
0,0864
0,0473
0,0255
0,1421
0,0695
68,48%
2399,401
0,00388
0,0832
0,0460
0,0245
0,1337
0,0673
89,12%
2401,193
0,00547
0,0780
0,0504
0,0166
0,0899
0,0502
55,76%
2404,326
0,00490
0,0762
0,0450
0,0204
0,1067
0,0582
65,66%
2405,443
0,00727
0,0683
0,0422
0,0172
0,0852
0,0506
43,71%
2410,574
0,00695
0,0892
0,0520
0,0227
0,1318
0,0642
75,29%
2397,831
0,01260
0,0651
0,0441
0,0129
0,0638
0,0409
53,71%
2412,8
0,00693
0,1005
0,0466
0,0362
0,2154
0,0911
58,42%
2391,988
0,02656
0,1111
0,0513
0,0379
0,2435
0,0953
63,65%
2387,03
0,03342
0,0872
0,0505
0,0228
0,1297
0,0641
68,74%
2398,953
0,01948
0,0645
0,0455
0,0113
0,0556
0,0369
61,80%
2413,245
0,00906
pw B
pc B
0,0664
ηB
19
Grafik:
q co n vA (kW /m 2)
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Konvektif
Pada Alat A
0.14
q u a p A (k W /m 2 )
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Penguapan
Pada Alat A
20
0.07
q ra d A (k W /m 2 )
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.040
q c o n v B (k W / m 2 )
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
70
90
110
130
150
170
190
Gt (W/m2)
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Konvektif
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
21
0.30
q u a p B (k W / m 2 )
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Gt (W/m2)
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Konvektif
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
0,12
qradB kW /m 2)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Gt (W/m2)
Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
M u a p A (li te r/ ja m .m 2 )
22
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
32
34
36
38
40
42
44
T kasaA (C)
M u a p B (lite r/ja m .m 2 )
Gambar 4.7. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
35
37
39
41
43
45
47
49
T kasaB (C)
Gambar 4.8. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B dengan
Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
23
0,000012
MairA (liter)
0,00001
0,000008
0,000006
0,000004
0,000002
0
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.9. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A.
0,000009
0,000008
MairB (liter)
0,000007
0,000006
0,000005
0,000004
0,000003
0,000002
0,000001
0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040
uapB (liter/jam.m2)
Gambar 4.10. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
24
12
Muap A, Mair A
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
14
Muap B, Mair B
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.12. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung. Volume
Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
Efisiensi A
25
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
30
32
34
36
38
40
42
44
Suhu Air A (C)
Gambar 4.13. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
120%
Efisiensi B
100%
80%
60%
40%
20%
0%
35
37
39
41
43
45
47
49
Suhu Air B (C)
Gambar 4.14. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B
dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
26
0,040
MuapA, MuapB
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.15. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B dengan Pendingin Disaluran Tangki Penampung.
Massa Uap Alat B Lebih Tinggi dari Alat A.
27
Pengambilan data pada tanggal 18 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang tabung kaca diganti tabung plastik.
Tabel 4.4. Alat A dan alat B dengan Tabung Plastik.
WAKTU
(menit)
15
T1
kaca A
o
( C)
29,40
30
37,10
T3
kasa A
o
( C)
39,84
T4
kaca B
o
( C)
31,99
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
41,37
T6
kasa B
o
( C)
41,95
0
0
552,5
36,98
44,74
47,38
34,95
46,83
47,00
0,75
0
552,5
45
39,09
45,62
47,38
37,73
49,03
49,34
3
0
572,5
60
37,27
44,65
45,45
35,27
46,83
46,16
4,5
0
577,5
75
40,82
47,99
47,88
38,05
50,57
51,02
6
0,75
557,5
T2
(oC)
T5
(oC)
90
40,05
47,73
47,57
37,67
49,51
48,50
8,25
3
580
105
38,90
45,62
45,33
35,40
46,83
46,44
10,5
4,5
450
120
38,32
46,94
48,13
38,11
50,66
51,21
11,25
5,25
112,5
135
36,31
44,04
44,08
35,77
48,56
48,59
12
7,5
517,5
150
38,61
46,85
47,13
39,75
51,53
50,55
13,5
9
537,5
165
39,38
48,08
49,07
38,30
52,58
51,86
16,5
13,5
522,5
180
39,95
49,84
51,25
41,77
55,45
54,39
18
15
520
28
Hasil perhitungan:
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Alat A.
pw A
pc A
0,0415
qconv A
(kW/m2)
0,0224
quapA
(kW/m2)
0,1142
qradA
(kW/m2)
0,0620
0,0742
0,1077
0,0641
0,0231
0,1575
0,1077
0,0714
0,0171
0,0980
0,0650
0,1103
ηA
20,67%
hfg A
(kJ/kg)
2406,706
muap A
(liter/jam.m2)
0,0016
0,0665
28,50%
2388,586
0,0043
0,1220
0,0536
21,69%
2388,586
0,0050
0,0167
0,1091
0,0519
18,98%
2393,246
0,0060
0,0779
0,0139
0,1041
0,0461
18,34%
2387,382
0,0071
0,1087
0,0750
0,0151
0,1101
0,0488
19,36%
2388,134
0,0091
0,0974
0,0707
0,0121
0,0818
0,0411
15,87%
2393,546
0,0078
0,1117
0,0687
0,0215
0,1532
0,0633
54,46%
2386,779
0,0168
0,0916
0,0619
0,0155
0,0962
0,0487
30,55%
2396,545
0,0118
0,1064
0,0697
0,0178
0,1243
0,0548
23,57%
2389,188
0,0170
0,1169
0,0725
0,0212
0,1585
0,0632
29,90%
2384,518
0,0240
0,1299
0,0746
0,0263
0,2098
0,0746
40,25%
2379,231
0,0347
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Alat B dengan Tabung Plastik.
pw B
pc B
0,0487
qconv B
2
(kW/m )
0,0213
quap B
2
(kW/m )
0,1171
qrad B
2
(kW/m )
0,0606
0,0824
0,1057
0,0576
0,0279
0,1815
0,1184
0,0666
0,0269
0,1014
0,0585
0,1285
ηB
21,19%
hfg B
(kJ/kg)
2401,641
muap B
2
(liter/jam.m )
0,0016
0,0761
32,85%
2389,511
0,0050
0,1957
0,0752
34,78%
2383,867
0,0081
0,0243
0,1561
0,0687
27,14%
2391,538
0,0086
0,0677
0,0315
0,2399
0,0848
42,27%
2379,793
0,0165
0,1137
0,0664
0,0245
0,1739
0,0698
30,58%
2385,901
0,0143
0,1028
0,0589
0,0248
0,1606
0,0698
31,19%
2390,863
0,0154
0,1296
0,0679
0,0319
0,2446
0,0857
86,98%
2379,34
0,0269
0,1142
0,0601
0,0305
0,2095
0,0819
66,52%
2385,675
0,0259
0,1256
0,0739
0,0247
0,1927
0,0710
36,53%
2380,926
0,0265
0,1338
0,0686
0,0335
0,2623
0,0891
49,49%
2377,753
0,0398
0,1511
0,0817
0,0310
0,2778
0,0852
53,30%
2371,618
0,0461
29
Grafik:
0.030
q co n v A (k W /m 2)
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.16. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat A.
q u ap A (k W /m 2)
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
Gt (W/m2)
Gambar 4.17. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Penguapan Pada Alat A.
600
30
0.08
q ra d A (kW /m 2)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.18. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.040
q c o n v B (k W /m 2 )
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
440
460
480
500
520
540
560
580
Gt (W/m2)
Gambar 4.19. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat B dengan Tabung Plastik.
600
31
0.30
q u a p B (k W / m 2 )
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.20. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat B dengan Tabung Plastik.
q ra d B (k W /m 2 )
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
440
460
480
500
520
540
560
580
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.21. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B dengan Tabung Plastik.
32
M u a p A (l ite r/ ja m .m 2 )
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
40
42
44
46
48
50
52
T kasaA (C)
Gambar 4.22. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A
M u a p B (l i te r/ j a m . m 2 )
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
40
42
44
46
48
50
52
54
56
T kasaB (C)
Gambar 4.23. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B dengan
Tabung Plastik.
33
0,000025
MairA (liter)
0,00002
0,000015
0,00001
0,000005
0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.24. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A
0,000012
MairB (liter)
0,00001
0,000008
0,000006
0,000004
0,000002
0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
MuapB (liter/jam.m2)
Gambar 4.25. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
dengan Tabung Plastik.
34
20
Muap A, Mair A
15
10
5
0
0
50
100
150
200
-5
Waktu (menit)
Gambar 4.26 Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
16
Muap B, Mair B
14
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.27. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B dengan Tabung Plastik. Volume Air Lebih Tinggi dari
Massa Uap.
35
60%
Efisiensi A
50%
40%
30%
20%
10%
0%
35
40
45
50
55
Suhu Air (C)
Efisiensi B
Gambar 4. 28. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
40
42
44
46
48
50
52
54
56
Suhu Air B
Gambar 4.29. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B
dengan Tabung Plastik.
Muap A, Muap B
36
0,05
0,05
0,04
0,04
0,03
0,03
0,02
0,02
0,01
0,01
0,00
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.30. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B dengan Tabung Plastik. Massa Uap Alat B Lebih
Tinggi dari Alat A.
37
Pengambilan data pada tanggal 19 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang diberi reflektor.
Tabel 4.7. Alat A dan alat B yang Diberi reflektor.
WAKTU
(menit)
15
T1
kaca A
o
( C)
34,20
30
41,14
T3
kasa A
o
( C)
43,58
T4
kaca B
o
( C)
52,32
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
83,81
T6
kasa B
o
( C)
71,03
0
4,5
617,5
35,25
46,67
49,51
54,28
87,55
71,87
1,5
16,5
590
45
36,79
48,08
50,50
54,03
83,71
70,84
4,5
25,5
577,5
60
36,69
48,43
50,82
50,80
78,16
67,75
6
34,5
542,5
75
36,40
48,26
50,75
50,17
73,46
64,67
9
39
450
90
36,31
48,96
51,63
48,15
69,82
63,36
10,5
45
490
105
35,54
48,61
50,75
46,01
64,08
59,99
12
49,5
447,5
120
33,33
44,57
45,76
41,52
55,55
53,45
13,5
52,5
400
135
33,43
47,20
46,57
41,33
54,21
53,73
15
54
375
150
35,25
48,78
49,88
43,54
55,07
55,32
16,5
57
325
165
33,52
47,64
49,01
41,21
52,29
53,64
18
58,5
287,5
180
34,00
47,47
48,82
41,65
50,18
52,42
18,75
60
250
T2
(oC)
T5
(oC)
38
Hasil perhitungan:
Tabel 4.8. Hasil Perhitungan Alat A.
pw A
pc A
0,0552
qconv A
(kW/m2)
0,0198
quapA
(kW/m2)
0,1170
qradA
(kW/m2)
0,0581
0,0894
0,1194
0,0585
0,0353
0,2451
0,1253
0,0634
0,0337
0,1272
0,0631
0,1268
ηA
18,95%
hfg A
(kJ/kg)
2397,744
muap A
(liter/jam.m2)
0,0016
0,0913
40,60%
2383,462
0,0067
0,2476
0,0889
42,42%
2381,045
0,0102
0,0351
0,2593
0,0917
46,30%
2380,289
0,0143
0,0622
0,0358
0,2627
0,0930
52,94%
2380,441
0,0181
0,1323
0,0619
0,0392
0,2934
0,0996
62,43%
2378,323
0,0243
0,1268
0,0594
0,0387
0,2788
0,0982
59,49%
2380,441
0,0269
0,0995
0,0526
0,0289
0,1772
0,0775
41,83%
2392,495
0,0194
0,1035
0,0529
0,0312
0,1955
0,0823
50,46%
2390,542
0,0241
0,1216
0,0585
0,0365
0,2565
0,0939
73,29%
2382,556
0,0353
0,1165
0,0532
0,0392
0,2606
0,0981
85,10%
2384,669
0,0394
0,1155
0,0546
0,0369
0,2468
0,0940
91,83%
2385,121
0,0407
Tabel 4.9. Hasil Perhitungan aAlat B yang Diberi Reflektor.
pw B
pc B
0,1368
qconv B
(kW/m2)
0,0593
quap B
(kW/m2)
0,9742
qrad B
(kW/m2)
0,1432
0,3255
0,3377
0,1503
0,0553
0,9596
0,3229
0,1485
0,0517
0,2816
0,1271
0,2449
ηB
14,80%
hfg B
(kJ/kg)
2330,662
muap B
(liter/jam.m2)
0,0137
0,1364
15,26%
2328,568
0,0270
0,8732
0,1296
14,18%
2331,127
0,0368
0,0507
0,7524
0,1270
13,01%
2338,785
0,0422
0,1233
0,0404
0,5511
0,1068
11,49%
2346,413
0,0385
0,2306
0,1118
0,0424
0,5397
0,1104
10,33%
2349,639
0,0451
0,1972
0,1007
0,0370
0,4160
0,0990
8,72%
2357,911
0,0405
0,1445
0,0807
0,0287
0,2495
0,0802
5,85%
2373,892
0,0275
0,1464
0,0799
0,0302
0,2637
0,0834
6,60%
2373,21
0,0328
0,1580
0,0892
0,0286
0,2719
0,0806
7,85%
2369,34
0,0376
0,1458
0,0794
0,0303
0,2631
0,0835
8,58%
2373,438
0,0399
0,1375
0,0812
0,0249
0,2120
0,0721
7,96%
2376,391
0,0351
39
Grafik:
0.045
q c o n v A (k W / m 2 )
0.040
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.31. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat A.
0.35
q u ap A (kW /m 2)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
200
250
300
350
400
450
500
550
Gt (W/m2)
Gambar 4.32. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat A.
600
40
0.12
q ra d A (k W /m 2 )
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.33. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.07
q co n vB (kW /m 2)
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.34. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat B yang Diberi Reflektor.
650
41
1.2
q u a p B (k W /m 2 )
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.35. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
PenguapanPada Alat B yang Diberi Reflektor.
0,16
q ra d B (k W / m 2 )
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.36. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B yang Diberi Reflektor.
42
M u a p A (l ite r/ ja m . m 2 )
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
T kasaA (C)
Gambar 4.37. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A.
M u a p B (lite r/ja m .m 2 )
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
50
55
60
65
70
75
T kasaB (C)
Gambar 4.38. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B yang
Diberi Reflektor.
43
0,000025
MairA (liter)
0,00002
0,000015
0,00001
0,000005
0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.39. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A
0,000025
MairA (liter)
0,00002
0,000015
0,00001
0,000005
0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
MuapA (liter/jam.m2)
Gambar 4.40. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
yang Diberi Reflektor.
44
25
Muap A, Mair A
20
15
10
5
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.41. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
80
Muap B, Mair B
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.42. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B dengan Diberi Reflektor. Volume Air Lebih Tinggi dari
Massa Uap.
Efisiansi A
45
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
42
44
46
48
50
52
54
Suhu Air A (C)
Gambar 4.43. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
18%
16%
Efisiensi B
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
0%
50
55
60
65
70
75
Suhu Air B (C)
Gambar 4.44. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B
dengan Diberi Reflektor.
Muap A, Muap B
46
0,050
0,045
0,040
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.45. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B dengan Diberi Reflektor. Massa Uap Alat B Lebih
Tinggi dari Alat A.
47
Pengambilan data pada tanggal 21 Juli 2008
Dengan catatan:
•
Alat A adalah alat yang tidak di tambah variasi apapun.
•
Alat B adalah alat yang diberi reflektor dan pendingin.
Tabel 4.10. Alat A dan alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin
WAKTU
(menit)
15
T1
kaca A
o
( C)
34,58
30
o
T4
kaca B
o
( C)
59,90
T5 ( C)
39,64
T3
kasa A
o
( C)
40,33
AIR A
(ml)
AIR B
(ml)
G
(W/m2)
82,37
T6
kasa B
o
( C)
87,10
0
7,5
610
36,59
44,48
45,82
61,73
89,08
92,43
0
25,5
600
45
37,94
44,83
43,64
66,28
92,34
91,87
0
37,5
620
60
38,61
45,62
45,26
70,51
94,83
90,38
1,5
55,5
620
75
39,09
47,11
46,57
64,76
88,03
84,58
3
73,5
617,5
90
36,79
44,13
45,20
61,92
85,53
82,80
4,5
87
612,5
105
35,35
43,34
44,64
59,71
83,14
78,04
6
97,5
607,5
120
34,48
44,74
45,08
56,87
79,40
75,51
7,5
114
592,5
135
36,40
46,32
49,63
56,61
77,97
74,48
9
123
542,5
150
37,27
46,67
49,01
53,08
74,23
71,03
12
132
520
165
41,20
51,16
52,19
54,40
73,46
71,31
15
138
475
180
38,90
46,59
47,76
45,88
59,48
59,81
16,5
144
410
T2
(oC)
48
Hasil perhitungan:
Tabel 4.11. Hasil Perhitungan Alat A pada..
pw A
pc A
0,0564
qconv A
(kW/m2)
0,0102
quapA
(kW/m2)
0,0568
qradA
(kW/m2)
0,0352
0,0760
0,0998
0,0628
0,0196
0,1275
0,0896
0,0673
0,0103
0,0971
0,0697
0,1035
ηA
9,31%
hfg A
(kJ/kg)
2405,514
muap A
(liter/jam.m2)
0,0008
0,0585
21,08%
2392,345
0,0035
0,0652
0,0360
10,70%
2397,594
0,0027
0,0127
0,0849
0,0424
13,69%
2393,696
0,0046
0,0714
0,0149
0,1040
0,0481
16,81%
2390,542
0,0071
0,0968
0,0634
0,0173
0,1113
0,0532
18,10%
2393,846
0,0091
0,0941
0,0588
0,0196
0,1215
0,0582
19,91%
2395,196
0,0116
0,0962
0,0561
0,0234
0,1438
0,0662
23,97%
2394,146
0,0157
0,1201
0,0622
0,0320
0,2282
0,0852
40,20%
2383,16
0,0282
0,1165
0,0650
0,0273
0,1948
0,0757
36,67%
2384,669
0,0268
0,1359
0,0794
0,0255
0,2139
0,0733
42,99%
2376,96
0,0324
0,1097
0,0707
0,0187
0,1341
0,0573
30,30%
2387,683
0,0221
Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
pw B
pc B
0,1963
qconv B
(kW/m2)
0,1127
quap B
(kW/m2)
2,9228
qrad B
(kW/m2)
0,2314
0,6297
0,7682
0,2138
0,1396
4,1039
0,7527
0,2635
0,1109
0,7123
0,3182
0,5711
ηB
44,95%
hfg B
(kJ/kg)
2290,245
muap B
(liter/jam.m2)
0,0418
0,2694
64,16%
2276,669
0,1181
3,4501
0,2283
52,20%
2278,102
0,1488
0,0794
2,5623
0,1792
38,77%
2281,92
0,1471
0,2459
0,0738
1,9709
0,1701
29,94%
2296,645
0,1406
0,5325
0,2157
0,0772
1,9062
0,1758
29,20%
2301,136
0,1628
0,4389
0,1946
0,0621
1,3484
0,1496
20,82%
2313,14
0,1337
0,3949
0,1701
0,0618
1,2133
0,1486
19,21%
2319,466
0,1371
0,3780
0,1681
0,0580
1,1087
0,1416
19,17%
2322,038
0,1408
0,3255
0,1419
0,0563
0,9376
0,1379
16,91%
2330,662
0,1318
0,3296
0,1512
0,0523
0,8984
0,1308
17,74%
2329,964
0,1389
0,1955
0,1000
0,0368
0,4101
0,0984
9,38%
2358,37
0,0684
49
Grafik:
q c o n v A (k W /m 2 )
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
450
470
490
510
530
550
570
590
610
630
Gt (W/m2)
Gambar 4.46. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat A.
0.30
q u a p A (k W / m 2 )
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
450
470
490
510
530
550
570
590
610
Gt (W/m2)
Gambar 4.47. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat A.
630
50
0.09
0.08
q rad A (kW /m 2)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.48. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat A.
0.16
q c o n v B (k W / m 2 )
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
400
450
500
550
600
Gt (W/m2)
Gambar 4.49. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen
Konvektif Pada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
650
51
4.5
4.0
q u a p B (k W / m 2 )
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.50. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari danKomponen
PenguapanPada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
0.3
q ra d B (k W /m 2 )
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
400
450
500
550
600
650
Gt (W/m2)
Gambar 4.51. Grafik Hubungan Antara Energi Matahari dan Komponen Radiasi
Pada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
M u ap A (lite r/ja m .m 2 )
52
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
40
42
44
46
48
50
52
54
T kasaA (C)
M u a p B (l i te r/ j a m . m 2 )
Gambar 4.52. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat A.
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
55
60
65
70
75
80
85
90
95
T kasaB (C)
Gambar 4.53. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Laju Distilasi Alat B yang
Diberi Reflektor dan Pendingin.
53
0,000016
0,000014
MairA (liter)
0,000012
0,00001
0,000008
0,000006
0,000004
0,000002
0
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
MuapA (liter/jam.m2)
MairB (liter)
Gambar 4.54. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat A
0,0001
0,00009
0,00008
0,00007
0,00006
0,00005
0,00004
0,00003
0,00002
0,00001
0
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
MuapB (liter/jam.m2)
Gambar 4.55. Grafik Hubungan Antara Laju Distilasi dan Volume air Pada Alat B
yang Diberi Reflektor dan Pendingin.
54
18
Muap A, Mair A
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.56. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat A. Volume Air Lebih Tinggi dari Massa Uap.
180
Muap B, Mair B
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.57. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap dan Volume Air Pada
Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin. Volume Air Lebih
Tinggi dari Massa Uap.
Efisiensi A
55
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
40
42
44
46
48
50
52
54
Suhu Air A (C)
Gambar 4.58. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dengan Efisiensi Pada Alat A.
70%
Efisiensi B
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Suhu Air B (C)
Gambar 4.59. Grafik Hubungan Antara Suhu Air dan Efisiensi Pada Alat B yang
Diberi Reflektor dan Pendingin.
56
0,18
Muap A, Muap B
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
50
100
150
200
Waktu (menit)
Gambar 4.60. Grafik Hubungan Antara Waktu, Massa Uap Alat A dan Masa Uap
Pada Alat B yang Diberi Reflektor dan Pendingin. Massa Uap Alat
B Lebih Tinggi dari Alat A.
57
4.3. Pembahasan
Dalam perhitungan-perhitungan tersebut diatas masih terjadi banyak
ketidakcocokan
dengan
perhitungan
yang
sebenarnya.
Misalnya
dalam
perhitungan efisiensi pada alat yang menggunakan reflektor khususnya, tercatat
lebih dari 100%, itu dikarenakan efisiensi adalah perbandingan antara penguapan
dan energi surya yang masuk ke absorber, sedangkan reflektor yang sudah
diketahui luasnyapun tidak semua sinar yang dipantulkannya masuk ke absorber,
sehingga terjadi pengurangan sinar yang masuk ke absorber dan pengurangan itu
tidak dapat diketahui besarnya.
Perbandingan yang digambarkan dengan grafik-grafik diatas sebagian
besar menunjukkan bahwa:
•
semakin besar energi surya yang masuk maka semakin besar pula
komponen konvektif, penguapan, dan radiasi yang terjadi. Tapi itu tidak
terjadi pada alat yang menggunakan tabung plastic ( Gambar 4.19, 4.20,
4.21 hal 30), karena bahan dari plastik bahan yang dapat menghantarkan
panas, sehingga suhu didalam tabung plastik dapat dihantarkan keluar,
begitupun sebaliknya. Itu juga terjadi pada alat A ( Gambar 4.6, 4.7, 4.8
hal 49), dimungkinkan itu terjadi saat pengambilan data cuaca sangat
mendung, sehingga mengakibatkan temperatur absorber dan tabung kaca
sangat