Peningkatan unjuk kerja destilasi air energi surya menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel - USD Repository

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

PENINGKATAN UNJUK KERJA DESTILASI AIR ENERGI

SURYA MENGGUNAKAN KOLEKTOR PELAT DATAR PIPA

PARALEL

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

MARKOS TOTOK MARDIYANTO

  

NIM : 085214021

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  

PERFORMANCE OF SOLAR WATER DISTILLATIONUSING

ENHANCEMENT A FLAT PLATE PARALLEL PIPE

COLLECTOR

FINAL PROJECT

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  In Mechanical Engineering Study Program

  

By :

MARKOS TOTOK MARDIYANTO

NIM : 085214021

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

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

  Melalui alat destilasi air energi surya ini dapat mengetahui perbedaan unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipaparalel untuk dapat menaikkan temperatur air masuk kotak destilator.Unjuk kerja alat destilasi dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor dan efisiensi alat.

  Alat destilasi air energy surya pada penelitian ini terdiri dari2 (dua) variabel yang divariasikan adalah (1) alat destilasi tanpa menggunakan kolektor, dan (2) alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel,dengan dimensi ukuran kolektor pelat datar pipa paralel,panjang 100 cm dan lebar 50cm,dan dimensi ukuran kotak destilator panjang 100 cm dan lebar 50 cm. Selain itu juga ada 3 (tiga) variabel yang diukur yaitu dengantinggi air yang masuk kedalam kotak destilator adalah (1) 5 mm; (2) 7,5 mm; dan (3) 10 mm.

  Efisiensi destilator terbaik dari alat sebesar 40,4%, dengan kondisi tinggi air kontaminasi dalam kotak destilator 5 mm dan efisiensi destilator terendah sebesar14,7%, dengan kondisi tinggi air kontaminasi dalam kotak destilator 10 mm.Hasil uji lab menyatakan air destilasi yang dihasilkan layak untuk dikonsumsi. Kata kunci : destilasi, kontaminasi,efisiensi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR ISI

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

TITLE PAGE .......................................................................................................... . ii

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

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

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

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

  

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

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

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

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

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xv

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

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

  1 1.2 Batasan Masalah .............................................................................

  2 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................

  5 1.4 Manfaat Penelitian ..........................................................................

  5 1.5 Metodologi Penelitian .....................................................................

  6 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2.2Pengertian Destilasi.........................................................................

  22 4.1 Data Penelitian ................................................................................

  53 LAMPIRAN .............................................................................................................

  5.2 Saran ................................................................................................ 52 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................

  5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 51

  51

  42 BAB V. PENUTUP ..................................................................................................

  42 4.4 Hasil Maksimum Setiap Variasi yang Didapat ...............................

  28 4.3 Pembahasan .....................................................................................

  22 4.2 Hasil penelitian ...............................................................................

  18 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................

  8 2.3 Jenis Destilasi .................................................................................

  18 3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data ........................................

  17 3.4 Variabel yang Diukur .....................................................................

  17 3.3 Variabel yang Divariasikan .............................................................

  15 3.2 Prinsip Kerja Alat............................................................................

  15 3.1 Skema Alat Penelitian ....................................................................

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

  11 2.5 Dasar Teori .....................................................................................

  8 2.4 Perpindahan Panas .........................................................................

  55 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pertama pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 5 mm............................................................................................

  22 Tabel 4.2 Data kedua pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 5 mm.............................................................. ................................

  23 Tabel 4.3 Data pertama pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 7,5 mm.........................................................................................

  24 Tabel4.4 Data kedua pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 7,5 mm.........................................................................................

  25 Tabel 4.5 Data pertama pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 10 mm..........................................................................................

  26 Tabel 4.6 Data kedua pada variasi tinggi air di kotak destilasi setinggi 10 mm...............................................................................................

  27 Tabel4.7 Hasil efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor, untuk tinggi air didalam kotak destilator 5 mm (data pertama) ............

  30 Tabel4.8 Hasil efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor, untuk tinggi air didalam kotak destilator 5 mm (data kedua)............ .

  30 Tabel 4.9 Hasil efisiensi destilator alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilasi 5 mm (data pertama) ....................................................................

  31 Tabel 4.10 Hasil efisiensi destilator alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilasi 5 mm (data kedua) ........................................................................

  31 Tabel 4.11 Hasil efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor, untuk tinggi air didalam kotak destilator 7,5 mm (data pertama) .......

  32 Tabel 4.12 Hasil efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor, untuk tinggi air didalam kotak destilator 7,5 mm (data kedua) ..........

  32

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.13 Hasil efisiensi destilator alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator

  7,5 mm (data pertama) ..............................................................

  33 Tabel 4.14 Hasil efisiensi destilator alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air dalam kotak destilator 7,5 mm (data kedua) ........................................................................

  33 Tabel 4.15 Hasil efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor, untuk tinggi air didalam kotak destilasi 10 mm (data pertama) ..........

  34 Tabel 4.16 Hasil efisiensi destilator alat destilasi tanpa kolektor, untuk tinggi air didalam kotak destilasi 10 mm (data kedua) .............

  34 Tabel 4.17 Hasil efisiensi destilator alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 10 mm (data pertama) ...............................................................

  35 Tabel 4.18 Hasil efisiensi destilator alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 10 mm (data kedua) ...................................................................

  35 Tabel 4.19 Hasil efisiensi kolektor alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilasi 5 mm (data pertama) ....................................................................

  36 Tabel 4.20 Hasil efisiensi kolektor alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tiggi air dalam kotak destilasi 5 mm (data kedua) .............................................................................

  36 Tabel 4.21 Hasil efisiensi kolektor alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 7,5 mm (data pertama) ..............................................................

  37 Tabel 4.22 Hasil efisiensi kolektor alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 7,5 mm (data kedua) ..................................................................

  37

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.24 Hasil efisiensi kolektor alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator

  10 mm (data kedua) ...................................................................

  38 Tabel 4.25 Hasil efisiensi total alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 5 mm (data pertama) ............................................................................

  39 Tabel 4.26 Hasil efisiensi total alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 5 mm (data kedua) .............................................................................

  39 Tabel 4.27 Hasil efisiensi total alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 7,5 mm (data pertama) ....................................................................

  40 Tabel 4.28 Hasil efisiensi total alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air didalam kotak destilator 7,5 mm (data kedua) ........................................................................

  40 Tabel 4.29 Hasil efisiensi total alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air dalam kotak destilator 10 mm (data pertama)........................................................................... .

  41 Tabel 4.30 Hasil efisiensi total alat destilasi dengan kolektor pelat datar pipa paralel , untuk tinggi air dalam kotak destilator 10 mm (data kedua).................. .............................................................

  41

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Skema alat destilasi energi surya yang umum ............................

  4 Gambar 1.2 Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan kolektor.

  4 Gambar 1.3 Skema alat destilasi energi surya dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel.................................................................

  4 Gambar 1.4 Bagian bagian kolektor pelat datar pipa paralel......................... .

  5 Gambar 2.1 Alat destilasi sederhana .............................................................

  8 Gambar 2.2 Alat destilasi fraksionisasi .........................................................

  9 Gambar 2.3 Alat destilasi uap ........................................................................

  10 Gambar 2.4 Alat destilasi vakum ..................................................................

  11 Gambar 3.1 Skema alat ..................................................................................

  15 Gambar 3.2 Variasi tinggi air ........................................................................

  17 Gambar 4.1 Grafik perbandingan volume air destilasi dengan waktu dari alat destilasi tanpa kolektor.........................................................

  42 Gambar 4.2 Grafik perbandingan volume air destilasi dengan waktu dari alat destilasi menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel .....................................................................................................

  43 Gambar 4.3 Grafik perbandingan volume air destilasi dengan variasi yang berbeda setiap 10 menit tanpa menggunakan kolektor........................................................................................

  43

Gambar 4.5 Garfik volume air destilasi dari alat destilasi ............................

  45 Gambar 4.6 Grafik perbandingan efisiensi destilator tanpa menggunakan kolektor dan menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel ....

  45 Gambar 4.7 Grafikefisiensi kolektor menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel.........................................................................................

  47 Gambar 4.8 Grafikefisiensi total alat destilasi menggunakan kolektor pelat datar pipa pararel dan tanpa menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel. ................................................................................

  48 Gambar 4.9 Grafik perbandingan kandungan kimia yang terdapat pada air sebelum didestilasi dan sesudah didestilasi ...............................

  50 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Di jaman sekarang air bersih merupakan keperluan sehari-hari masyarakat untuk minum dan memasak. Air yangada sering terkontaminasi dengan tanah, garam (air laut) atau limbah pabrik.Air dalam kondisi ini dapat mengganggu kesehatan jika digunakan, untuk itu air tersebut harus dijernihkan lebih dahulu.

  Ada beberapa cara penjernihan air diantaranya dengan menggunakan alat destilasi energi surya. Alat destilasi energi surya memiliki keuntungan dalam hal biaya yang murah, pemakaian dan perawatan yang mudah. Alat destilasi surya umumnya terdiri dari 2 (dua) komponen penting yakni pelat absorber dan penutup kaca. Absorber berfungsi menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari kotoran.Penutup kaca berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga dihasilkan air murni.

  Unjuk kerja suatu alat destilasi surya ditentukan oleh jumlah air bersih yang dapat dihasilkan, efisiensi kolektor dan efisiensi destilator. Banyak faktor yang mempengaruhi jumlah air destilasi yang dihasilkan diantaranya: keefektifan absorber dalam menyerap energi surya, keefektifan kaca dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2 dan temperatur awal air masuk ke dalam alat destilasi. Absorber harus terbuat dari bahan dengan absorbtivitas energi surya yang baik, untuk meningkatkan absorbtivitas umumnya absorber dicat hitam. Kaca penutup tidak boleh terlalu panas, jika kaca terlalu panas maka uap akan sukar mengembun.

  Jumlah massa/ volume air yang ada di dalam alat destilasi tidak boleh terlalu banyak karena akan memperlama proses penguapan air. Tetapi jika massa/ volume air dalam alat terlalu sedikit maka alat destilasi dapat rusak karena terlalu panas (umumnya kaca penutup akan pecah). Temperatur air masuk alat destilasi harus diusahakan sudah tinggi. Semakin tinggi temperatur air masuk alat destilasi maka air jernih yang dihasilkan akan semakin banyak sehingga unjuk kerja alat destilasi semakin meningkat. Cara yang dapat digunakan untuk mempertinggi temperatur air masuk alat destilasi adalah dengan pemanasan awal air yang akan didestilasi misalnya dengan menggunakan kolektor pelat datar pipaparalel.

  Informasi tentang unjuk kerja alat destilasi yang menggunakan kolektor pelat datar pipaparalel di Indonesia belum banyak sehingga masih perlu dilakukan banyak penelitian tentang hal ini. Penelitian ini pada dasarnya bertujuan untuk mengetahui kenaikan unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipapapalel untuk menaikkan temperatur air masuk.

1.2 Batasan Masalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3 destilasi tanpa kolektor sederhana sehingga pembuatannya lebih mudah dan murah.Temperatur yang dapat dihasilkan alat inikurang tinggi, hal ini disebabkan alat destilasi tanpa kolektor masih kecil menghasilkan air destilasi.Kelemahan alat destilasi tanpa kolektor dibandingkan kolektor pelat datar pipa paralel adalah alat destilasi tanpa kolektor memerlukan curah panas harian yang tinggi sedangkan alat destilasi yang menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel tidak memerlukan curah panas yang besar dan pengaturan letak kolektor sehingga dari sisi pengoperasiannyalebih sederhana. Kelemahan alat destilasi tanpa kolektor dibandingkan alat destilasi menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel yang lain yaitu alat destilasi tanpa kolektor hanya dapat berfungsi pada cuaca yang cerah sedangkan jika cuaca berawan alat destilasi tanpa kolektor tidak dapat berfungsi dengan baik. Alat destilasi menggunakankolektor pelat datar pipa paralel dapat berfungsi disegala cuaca selama energi surya masih ada.

  Dari perbedaan karakteristik kolektor tersebut maka unjuk kerja alat destilasi yang dihasilkan sangat bergantung pada kondisi cuaca dimana alat destilasi tersebut digunakan. Untuk daerah yang kondisi cuaca rata-rata tahunannya cerah maka akan lebih menguntungkan jika menggunakan jenis destilator tanpa kolektor. Untuk daerah yang kondisi cuaca rata-rata tahunannya berawan akan lebih menguntungkan jika menggunakan jenis kolektor pelat datar pipa paralel. Pada penelitian ini akan digunakan 2(dua) jenis alat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  4 terhadap unjuk kerja alat destilasi dan,jumlah tinggi air didalam kotak destilator yakni (1)5 mm, (2)7,5mm dan (3)10mm. Unjuk kerja alat destilasi dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor dan efisiensi destilator.

Gambar 1.1 Skema alat destilasi energi surya yang umum Gambar 1.2.Skema alat destilasi energi surya tanpa menggunakan kolektor.

  5 Detil bagian-bagian kolektor pelat datar paralel yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.4

Gambar 1.4. Bagian bagian kolektor pelat datar pipa paralel

  1.3 Tujuan Penelitian

  Tujuan penelitian antara lain : 1.

  Mengetahui unjuk kerja alat destilasi dengan menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel dan destilator tanpa kolektor untuk menaikkan temperatur air masuk alat destilasi. Unjuk kerja alat destilasi dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor,efisiensi destilator,danefisiensi total.

  2. Mengetahui kelayakan air yang sudah di destilasi untuk dikonsumsi.

  1.4 Manfaat Penelitian

  Manfaat yang akan didapat dari pembuatan tugas akhir ini adalah: 1.

  Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi alat destilasi dengan energi

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  6

  3. Meningkatkan taraf kesehatan masyarakat.

  4. Berpartisipasi dalam penelitian green energi.

1.5 Metodologi Penelitian 1. Prosedur Penelitian

  Secara rinci langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1.

  Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada Gambar 1.2dan Gambar1.3.

  2. Kedua konfigurasi alat di panasi dengan energi surya secara bersamaan.

  3. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit selama 6 hari untuk tiap variasi tinggi air dalam kotak destilator.

  4. Data yang dicatat adalah temperatur kaca (T

  1 ), temperatur air masuk

  kolektor (T

  

2 ), temperatur air keluar kolektor (T

  ₃), temperatur air di dalam kotak destilasi (T ₄),jumlahvolume air destilasi yang dihasilkan

  (ml), radiasi surya yang datang pada permukaan miringkolektor (G) dan lama waktu pencatatan data.

  5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat destilasi harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data berikutnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  7

BAB II DASAR TEORI

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan

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

  2

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  8

  2

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

  2.2 Pengertian Destilasi

  Destilasi adalah cara memisahkan benda cair melalui perbedaan titik didihnya, diciptakan sekitar tahun 800 oleh ilmuwan terkemuka Islam, yang mengubah alkemi menjadi ilmu kimia, menemukan berbagai alat dan proses dasar yang masih kita gunakan hingga kini

  2.3 Jenis Destilasi

  Menurut jenis pemisahannya terdapat 4 jenis distilasi yaitu : 1.

  Destilasi Sederhana

Gambar 2.1 Alat destilasi sederhana

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  9 Pada destilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih yang jauh. Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer.Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan campuran air dan alkohol.

2. Distilasi Fraksionisasi

Gambar 2.2 Alat destilasi fraksionisasi

  Fungsi destilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen-komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya.Distilasi ini juga dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20 °C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah. Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah, untuk memisahkan komponen-komponen dalam minyak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  10 Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana adalah adanya kolom fraksionasi.Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu yang berbeda-beda pada setiap pelatnya.

3. Distilasi Uap

Gambar 2.3 Alat destilasi uap

  Destilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200 °C atau lebih.Distilasi uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih.Sifat yang fundamental dari distilasi uap adalah dapat mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya.Aplikasi dari distilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti minyak eucalyptus, minyak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  11

4. Distilasi Vakum

Gambar 2.4 Alat destilasi vakum

  Destilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150 °C.

2.4 Perpindahan panas

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

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

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

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  12

2.5 Dasar Teori

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

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

  Unjuk kerja alat destilasi energi surya dinyatakan dengan jumlah air destilasi yang dihasilkan, efisiensi kolektor dan efisiensi alat destilasi. Efisiensi kolektor terdiri dari efisiensi kolektor dan efisiensi destilator. Efisiensi kolektor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air dalam kolektor dari temperatur awal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  13 interval waktu tertentu. Efisiensikolektor dapat dihitung dengan persamaan (Wiranto Arismunandar) :

  m . C .  T

g P

    S t

  (1)

  A G . d t C

  

  dengan :

2 A C : luasan kolektor (m )

  C P : panas jenis air (J/(kg.K) dt : lama waktu pemanasan (detik)

  

2

G : radiasi surya yang datang (W/m )

  m g : massa air (kg) T : kenaikan temperatur air (C) Efisiensi destilator didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi destilator dapat dihitung dengan persamaan :

  m . h g fg

    L t

  (2)

  A G . d t C

  

  dengan :

  2 A : luasan destilator (m ) C

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  14 h fg : panas laten air (J/(kg)) m g : massa uap air (kg)

  Efisiensi total merupakan perkalian efisiensi kolektor dengan efisiensi destilator. Efisiensi total dapat dihitung dengan persamaan : (3) dengan:

   : efisiensi kolektor

  S

   L : efisiensi destilator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  15

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Skema Alat Penelitian Alat destilasi air energi surya pada penelitian ini terdiri dari 2 (dua) bagian

  utama, yaitu bagian kotak destilator dan kolektor. Sistem destilasi ini menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel yang dihubungkan ke kotak destilator dengan bantuan pipa yang searah. ₂

  3 ₆

  1 _{7 4}

  5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  16 Keterangan : 1.

  Kotak Destilator 2. Kolektor pelat datar pipa Paralel 3. Kaca 4. Pengatur Ketinggian Air 5. Saluran Air Destilasi 6. Tangki Air Destilasi 7. Tangki Air Terkontaminasi

  Selain alat utama dalam penelitian seperti Gambar 3.1, digunakan alat-alat pendukung sebagai berikut : a.

  Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu tiap 10 menit seberapa banyak air destilasi yang dihasilkan oleh alat destilasi ini.

  b.

  Termokopel Dipakai untuk mengetahui suhu.

  c.

  Gelas ukur Dipakaii untuk menghitung volume air desilasiyang dihasilkan oleh alat destilasi.

  d.

  Solar meter Dipakai untuk mengukur radiasi sinar matahari.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  17

  3.2. Prinsip Kerja Alat

  Kolektor yang digunakan adalah kolektor pelat datar pipa paralel.Prinsip kerja alat ini ialah air terkontaminasi yang mengalir melalui selang dan mengalir ke kolektor pelat datar pipa paralel, kemudian dipanaskan murni dengan sinar surya matahari. Selanjutnya air yang sudah mengalami kenaikan suhu akan naik ke kotak destilator,di kotak destilator air akan menguap dan menempel pada kaca. Kemudian uap air yang mengalami beda suhu akan menjadi air destilasi yang kemudian mengalir turun ke saluran air destilasi menuju ke tangki air destilasi.

  3.3. Variabel Yang Divariasikan

  Variabel yang divariasikan dalam pengujian yaitu : 1. Konfigurasi alat destilasi : a.

  Tanpa menggunakan kolektor b.

  Menggunakan kolektor pelat datar pipa paralel.

2. Tinggi air dalam kotak destilator : (1)5 mm, (2) 7,5 mm,dan (3) 10mm.

  Tinggi air : 5 mm Tinggi air : 7,5 mm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  18 Berikut adalah contoh perhitunga massa air di dalam kotak destilator : Variasi pertama : Vair = Tinggi air x Panjang alat destilasi x lebar alat destilasi

  = 0,005 m x 1 m x 0,5 m = 0,0025 m³

  3.4. Variabel yang diukur 1.

  Temperatur air mula-mula (T

  f1 ) 2.

  Temperatur air setelah selang waktu tertentu (T

  f2 ) 3.

  Jumlah volume air destilasi yang dihasilkan (m

  f ) 4.

  Radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G) 5. Lama waktu pencatatan data

  3.5 Metode dan Langkah Pengambilan Data

  Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui percobaan alat.Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung.Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.

  Langkah- langkah pengambilan data : a.

  Variasi 1 1.

  Penelitian diawali dengan mengisi kotak destilator dengan tinggi air yang sama antara kotak destilator tanpa kolektor dan kotak destilator

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  19

  2. Kedua konfigurasi alat dipanasi dengan energi surya matahari secara bersamaan.

  3. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit dalam waktu minimal 2 jam.

  4.

  1 ), temperatur air masuk

  Data yang dicatat adalah temperatur kaca (T kolektor (T

  

2 ), temperatur air keluar kolektor (T

  ₃), temperatur air di dalam kotak destilasi (T ₄) selang waktu 5 menit, jumlah volume air destilasi yang dihasilkan selang waktu 10 menit (ml), radiasi surya yang datang pada permukaan miringkolektor selang waktu 10 menit (G) dan lama waktu pencatatan data.

  5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat destilasi harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data berikutnya.

  b.

  Variasi 2 1.

  Penelitian diawali dengan mengisi kotak destilator dengan tinggi air yang sama antara kotak destilator tanpa kolektor dan kotak destilator dengan kolektor pelat datar pipa paralel,yaitu 7,5mm.

  2. Kedua konfigurasi alat dipanasi dengan energi surya matahari secara bersamaan.

  3. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit dalam waktu minimal 2 jam.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  20

  4.

  1 ), temperatur air masuk

  Data yang dicatat adalah temperatur kaca (T kolektor (T ), temperatur air keluar kolektor (T

  2

  ₃), temperatur air di dalam kotak destilasi (T ₄) selang waktu 5 menit, jumlah volume air destilasi yang dihasilkan selang waktu 10 menit (ml), radiasi surya yang datang pada permukaan miringkolektor selang waktu 10 menit (G) dan lama waktu pencatatan data.

  5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat destilasi harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data berikutnya.

  c.

  Variasi 3 1.

  Penelitian diawali dengan mengisi kotak destilator dengan tinggi air yang sama antara kotak destilator tanpa kolektor dan kotak destilator dengan kolektor pelat datar pipa pararel,yaitu 10mm.

  2. Kedua konfigurasi alat dipanasi dengan energi surya matahari secara bersamaan.

  3. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit dalam waktu minimal 2 jam.

  4.

  1 ), temperatur

  Data yang dicatat adalah temperatur kaca mula-mula (T air masuk kolektor (T ), temperatur air keluar kolektor (T

  2

  ₃), temperatur air di dalam kotak destilasi (T ₄) selang waktu 5 menit,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  21 menit(ml), radiasi surya yang datang pada permukaan miringkolektor selang waktu 10 menit (G) dan lama waktu pencatatan data.

  5. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat destilasi harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data berikutnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  29

  56

  30

  50

  60

  51

  62 170 40 881

  57

  53

  54

  60

  59

  53

  63 35 829

  57

  27

  52

  64 45 865

  59

  biberikan sebanyak 3 variasi. Variasi yang diberikan adalah sebagai berikut : tinggi air didalam kotak destilator dengan tinggi 5 mm, tinggi air didalam kotak destilator dengan tinggi 7,5 mm, dan tinggi air didalam kotak destilator dengan tinggi 10 mm.

  58

  64 240

  57

  30

  52

  57 110

  53

  63 55 873

  28

  80

  54

  58

  52

  63 220 50 846

  59

  29

  52

  58

  22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian Data pengujian yang didapat terdiri dari beberapa data yang telah dituliskan penulis padametode penelitian. Berikut data-data yang didapat. Pada proses pengambilan data yang dilakukan untuk destilasi tenaga surya

  64 120 30 827

  (ml) 5 800

  30

  53

  59

  50

  40 10 835

  15

  (ml) T₁ (

  ℃) T₂(℃) T₃(℃) T₄(℃) ΔV.

  63 15 876

  ℃) T₄(℃) ΔV

  T ₁(

  (Watt/m²) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Pipa Paralel

  Radiasi Matahari

  Waktu (menit)

Tabel 4.1 Data pertama pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 5 mm.

  59

  51

  56

  29

  28

  52

  30

  57

  49

  63 25 710

  58

  51

  58

  60

  50

  80 20 889

  61

  57

  29

  51

  20

  52

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  44

  50

  60

  48

  27

  56

  59 100 30 700

  48

  59 25 823

  49

  28

  55

  58 35 778

  51

  53 110

  53

  44

  57

  53

  40

  51

  59

  31

  62

  63 15 873

  51

  51

  61

  28

  29

  57

  60

  80 20 815

  46

  51

  50

  28

  57 140 40 734

  45 10 873

  32

  32

  52

  59 220 60 723

  52

  57

  52

  57

  54 140

  61 65 715

  51

  56

  51

  28

  58

  62 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  52

  53

  50

  52

  51

  51

  28

  55

  58 45 102

  52

  52 120

  30

  59 55 745

  54

  59 180 50 257

  53

  53

  51

  30

  52

  49

  23

Tabel 4.1 Data pertama pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 5 mm.(lanjutan)

  50

  50

  57 170

  50

  27

  58

  63 310 80 775

  59

  56

  52

  29

  59

  65 85 705

  53

  58 200

  50

  64 75 820

  28

  58

  (ml) 65 885

  Waktu (menit)

  Radiasi Matahari

  (Watt/m²) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Pipa Paralel

  T ₁(

  ℃) T₄(℃) ΔV

  (ml) T₁ (

  ℃) T₂(℃) T₃(℃) T₄(℃) ΔV.

  51

  51

  58 140

  53

  29

  58

  65 280 70 858

  52

  57

  30

  62 340 90 765

  (ml) 5 876

  59

  29

  60

  65 430 110 707

  50

  57

  52

  29

  64 Total 250 total 430 Tabel 4.2 Data kedua pada variasi tinggi air di kotak destilator setinggi 5 mm.

  58 250

  Waktu (menit)

  Radiasi Matahari

  (Watt/m²) Tanpa Kolektor Menggunakan Kolektor Pipa Paralel

  T ₁(

  ℃) T₄(℃) ΔV

  (ml) T₁ (

  ℃) T₂(℃) T₃(℃) T₄(℃) ΔV.

  50

  49

  54

  52

  56

  51

  30

  57

  63 95 724

  53

  58 210

  31

  64 105 723

  58

  64 390 100 876

  51

  59

  52

  30

  59

  10

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  59 25 540

  55

  28

  49

  56

  50

  59 140 30 645

  56

  27