PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA ... fileKAPILARITAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk...

i

PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA

MENGGUNAKAN ENERGY RECOVERY DENGAN METODE

KAPILARITAS

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh:

YOSEF SUPRIADI

NIM: 125214086

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

INCREASING THE EFFICIENCY OF SOLAR WATER

DISTILLATION USING RECOVERY ENERGY WITH

CAPILARITY METHOD

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

Presented by:

YOSEF SUPRIADI

NIM: 125214086

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii

TUGAS AKHIR



KAPILARITAS

Disusun Oleh:

YOSEF SUPRIADI

NIM: 125214086

Telah disetujui oleh:

Pembimbing,

A. Prasetyadi, S.Si, M.Si.


iv



KAPILARITAS

Yang dipersiapkan dan disusun oleh:

YOSEF SUPRIADI

NIM: 125214086

Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji

Pada tanggal

Dan dinyatakan telah lulus memenuhi syarat

Susunan Dewan Penguji

Nama lengkap Tanda Tangan

Ketua : RB Dwiseno Wihadi, ST, M.Si ____________

Sekretaris : Doddy Purwadianto, ST, MT _____________

Anggota : A. Prasetyadi, S.Si, M.Si _____________

Yogyakarta, 18 Febuari 2016

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Dekan

Sudi Mungkasi, S. Si., M. Math. Sc., Ph.D.


v

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir

dengan judul :



KAPILARITAS

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk

menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya

ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas ahir yang sudah dipublikasikan di

Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali

bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya

karya ilmiah.


Penulis

Yosef Supriadi


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama : Yosef Supriadi

Nomor Mahasiswa : 125214086

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :



KAPILARITAS

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin dari saya

maupun memberi royalti kepada saya selama masih mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 18 Febuari 2016

Yang menyatakan

Yosef Supriadi


vii

INTISARI

Salah satu cara mendapatkan air bersih adalah dengan menggunakan alat

destilasi energi surya. Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat

ini adalah tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. energy recovery dengan

metode kapilaritas adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk

meningkatkan efisiensi. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat destilasi

energi surya yang memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas,

menganalisis pengaruh ketinggian air di bak destilator dan pengaruh penggunaan

pendingin kaca maupun reflektor terhadap air yang dihasilkan setelah proses

destilasi, menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional. Variasi yang

diteliti adalah ketinggian air dalam bak 1 cm dan 0,5 cm sedangkan pada alat

destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas ditambahkan variasi

pendingin kaca dan reflektor. Secara keseluruhan hasil yang didapatkan alat

destilasi menggunakan energy recovery lebih baik dari pada alat destilasi

konvensional. Hasil terbaik dari semua variasi yang diteliti adalah ketika

ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm tidak menggunakan pendingin kaca dan

tidak menggunakan reflektor, efisiensi teoritis sebesar 53,36 %, efisiensi aktual

sebesar 52,19 % dan air yang dihasilkan sebesar 4,16 kg dengan energi surya yang

datang sebesar 573,01 W/m2. Faktor utama yang mempengaruhi hasil tersebut

adalah energi surya yang datang pada saat penelitian paling tinggi.

Kata kunci : destilasi air, efisiensi, energi surya, energy recovery, sifat kapilaritas.


viii

ABSTRACT

A way for getting clean water is to distillate using solar energy. One of the

problems on solar water distillation equipment today is it’s low efficiency. Energy

recovery with the capillary method is one way that can be done to improve the

efficiency. The purpose of this study is to make solar energy distillation

equipment that utilizes energy recovery with capillary method, to analyze the

effect of the water level in the distillation tub, influence of the use of glass

cooling, reflectors effect to water distillation process results, and to analyze the

efficiency of solar energy water distillation using energy recovery with the

capillary method, and distillation of conventional solar energy. Variations

investigated were the water level in the tub that were 1 cm and 0.5 cm, while the

distillation equipment using energy recovery capillarity methods varied by adding

glass cooler and reflectors. Overall the results obtained using the energy recovery

distillation equipment is better than conventional distillation equipment. The best

results of all the examined variations are when the water level in the distillation

tub was 0.5 cm, using no cooling glass and no reflector. The theoretical efficiency

is 53.36 %, the actual efficiency is 52.19 %, the water produced is 4.16 kg and

solar energy received is 573.01 W/m2. The main factors that influence these

results is solar energy that comes on when the highest research.

Keywords: water distillation, efficiency, solar energy, energy recovery, capillarity

properties.


ix

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat

dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan

baik. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana

S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Peningkatan

efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dengan

metode kapilaritas” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih

atas segala bantuan berupa dorongan, dukungan baik dalam hal material, morial

maupun spriritual antara lain kepada:

1. Sudi Mungkasi, S. Si., M. Math. Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik

dan Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma.

3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang

telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan

tugas akhir.

4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., yang telah membimbing dalam proses

pembuatan alat serta saat penelitian tugas akhir ini.


x

5. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen mata kuliah pra skripsi

yang sudah memberikan pengetahuan dan masukan selama pembuatan

Tugas Akhir.

6. Ag. Rony Windaryawan selaku Laboran yang telah membantu dan

memberikan izin dalam penggunaan fasilitas yang diperlukan dalam

penelitian ini.

7. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin dan staff Fakulras

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas segala

kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama penulis menempuh kuliah

dan proses penulisan tugas ahir.

8. Bapak Misdi dan Ibu Supriyati selaku orang tua penulis, Krismawati dan

Kristiyanti selaku kakak dari penulis, yang selalu memberikan

dukungan, mendoakan, memberi semangat, dan semua fasilitas yang

penulis butuhkan selama menempuh kuliah sampai menyelesaikan tugas

akhir ini.

9. Raphael Retta, Selaku tim yang membantu dalam perancangan,

pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

10. Teman-teman seperjuangan, Daniel Hutahaean, Karel Giovanni, Rio

Christy B, Andrew William M, B. Morgan Wijayanto, Sigit Jalu P,

Laurensius Praba, dan semua teman Teknik Mesin Angkatan 2012 dan

teman-teman penulis lainnya, terima kasih.

11. Keluarga kos Griya Kanna, Jakataru David E, Prima Nugroho, Charisca

Ekaputra Budiono, Malvin Choco, Sylviana Hesti P, Lucia Effelin


xi

Cindya D, Bertha Nathania, Celly Brita, Blasius Filimon dan yang

lainnya, terima kasih

12. Sahabat sekaligus keluarga, Almer Rayhan, Stepanus Wijaya N, Adela

Dela Tiara, Aisah Gita M, Anindita D, Mbak Atma dan Om Efran yang

telah memberi semangat untuk menyelesaikan tugas akhir.

13. Pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama

penyusunan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam

penyusunan tugas akhir ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum

diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari

semua pihak yang bersifat positif dan membangun dalam penyempurnaan laporan

ini. Semoga karya tulis ini berguna bagi pembaca. Apabila terdapat kesalahan

dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima Kasih.


Penulis

Yosef Supriadi


xii

JUDUL ..................................................................................................................... i

TITLE ..................................................................................................................... ii

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

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

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................ vi

INTISARI .............................................................................................................. vi

ABSTRACT ......................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

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

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

1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................. 3

1.3. Tujuan ................................................................................................... 4

1.4. Manfaat ................................................................................................. 4

1.5. Batasan Masalah.................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 6

2.1 Pengertian Destilasi ............................................................................... 6

2.2 Landasan Teori ...................................................................................... 7

2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan ................................................... 11

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................ 14

3.1 Skema Alat Penelitian ......................................................................... 14

3.2 Variabel yang Divariasikan ................................................................. 17

3.3 Parameter yang Diukur ....................................................................... 17

3.4 Langkah Penelitian .............................................................................. 18

3.6. Alat Pendukung Pengambilan Data .................................................... 19


xiii

3.7. Analisis Data ....................................................................................... 20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 21

4.1 Data Penelitian .................................................................................... 21

4.2 Hasil Penelitian ................................................................................... 33

4.3 Pembahasan ......................................................................................... 37

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 51

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

5.2 Saran .................................................................................................... 52

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 53

LAMPIRAN ........................................................................................................... 54


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, dan

hanya menggunakan pendingin kaca pada hari pertama .................... 23

Tabel 2 Data pada Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak

menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor

pada hari kedua ................................................................................... 24

Tabel 3 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya

menggunakan reflektor hari ketiga ..................................................... 25

Tabel 4 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm,

menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari

keempat ............................................................................................... 26

Tabel 5 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm,

menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca pada hari

keempat .............................................................................................. 27

Tabel 6 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada

hari pertama ........................................................................................ 28


hari kedua............................................................................................ 29


hari ketiga ........................................................................................... 30


hari keempat........................................................................................ 31


xv

Tabel 10 Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm pada

hari kelima .......................................................................................... 32

Tabel L.1 Sifat Air dan Uap Jenuh ...................................................................... 54


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery. ....................................................................................... 8

Gambar 2. Panjang kapilaritas kain ............................................................... 10

Gambar 3a. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy

recovery kondensor pasif ............................................................. 15

Gambar 3b. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy

recovery kondensor pasif tampak samping .................................. 15

Gambar 4. Komponen alat destilasi energi surya konvensional standar ........ 16

Gambar 5. Grafik rata-rata efisiensi teoritis rata-rata pada alat destilasi air

energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas

dengan alat destilasi konvensional . ............................................. 38

Gambar 6. Grafik rata-rata efisiensi aktual pada alat destilasi air energi

surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan

alat destilasi konvensional. ........................................................... 41

Gambar 7. Grafik (hasil air yang terdestilasi) dari kelima variasi

selama 10 jam pengambilan data pada alat destilasi air energi

surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. ........... 44

Gambar 8. Grafik perbandingan antara (massa air yang terdestilasi)

pada alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas dengan ( hasil air yang


xvii

terdestilasi) pada alat destilasi konvensional selama 10 jam

pengambilan data. ......................................................................... 46

Gambar 9. Grafik perbandingan antara massa uap air destilasi ( ) dengan

massa air yang terdestilasi ( pada alat destilasi air

menggunakan energy recovery metode kapilaritas dari kelima

variasi selama 10 jam pengambilan data. ..................................... 48

Gambar 10. Letak , dan

pada alat destilasi air menggunakan energy

recovery metode kapilaritas. ........................................................ 49

Gambar L.1 Alat destilasi Konvensional .......................................................... 56

Gambar L.2 Alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas 56

Gambar L.3 Alat destilasi bagian energy recovery dan kapilaritas kain .......... 57

Gambar L.4 Air pendingin kaca ...................................................................... 57

Gambar L.5 Penampung air terkontaminasi ..................................................... 58

Gambar L.6 Penunjuk ketingian air dalam bak ................................................ 58

Gambar L.7 Penampung air hasil destilasi ....................................................... 59

Gambar L.8 Sensor yang digunakan ................................................................. 59

Gambar L.9 Sensor yang digunakan ................................................................. 60


1

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan salah satu sumber utama kehidupan bagi makluk hidup

tidak terkecuali bagi manusa. Di Indonesia kebutuhan akan air bersih seperti

untuk air minum semakin hari semakin dirasakan terbatas akan

ketersediaannya baik itu masyarakat perkotaan maupun masyarakat di

daerah-daerah terpencil. Ketersediaan air yang seringkali tidak mencukupi

kebutuhan tersebut dikarenakan sumber air yang ada telah terkontaminasi

oleh bahan tidak kesat mata seperti; bahan kimia, bakteri, kuman penyakit,

tanah garam (air laut), dan bahan lain yang dapat membahayakan bila

dikonsumsi secara langsung. Selain itu, air yang telah terkontaminasi dapat

menimbulkan penyakit di dalam tubuh. Umumnya masyarakat akan membeli

air minum untuk memenuhi kebutuhannya dan masyarakat daerah terpencil

mereka menampung air hujan untuk dimanfaatkan sebagai air minum.

Memenuhi kebutuhan akan air minum dengan cara membeli akan berdampak

pada kesejahteraan masyarakat itu sendiri dan memanfaatkan air hujan

sebagai air minum akan berdampak menimbulkan penyakit yang merugikan

bagi kesehatan. Sehingga diperlukan tindakan untuk membersihkan air

tersebut dari bahan kontaminan yang terkandung di dalamnya.

Untuk memisahkan dan menjernihkan air dari bahan kontaminan,

terdapat beberapa cara yang dapat dilakukan sendiri oleh masyarakat salah


2

satunya dengan menggunakan destilasi tenaga surya. Saat ini potensi tenaga

surya di Indonesia belum dimanfaatkan dengan baik, hal ini dikarenakan

harga energi terbarukan masih terbilang kalah bersaing dibandingkan bahan

bakar fosil akibat kurang dikuasainnya teknologi dan kebijakan harga energi.

Alat destilasi air pada umumnya berbentuk kotak dan terdiri dari dua

komponen utama, yaitu bak air dan kaca penutup. Fungsi dari bak air itu

sendiri adalah menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air

terpisah dari zat yang mengkontaminasi. Kaca penutup berfungsi sebagai

tempat mengembunnya uap air sehingga diperoleh air bersih yang dapat

langsung untuk dikonsumsi.

Permasalahan yang dihadapi alat destilasi energi surya saat ini adalah

tingkat efisiensi yang dihasilkan masih rendah. Salah satu faktor penyebab

rendahnya efisiensi tersebut adalah terjadinya kerugian kalor. Kerugian kalor

terjadi akibat perbedaan temperatur. Temperatur dalam kotak destilator lebih

tinggi dibandingkan temperatur lingkungan sekitar alat destilasi sehingga

kalor mengalir keluar dari kotak destilator ke lingkungan sekitar. Terdapat

dua jenis kerugian kalor yaitu kerugian kalor akibat kurang baiknya bahan

isolasi atau kurang rapatnya kotak destilasor dan kerugian kalor akibat proses

pengembunan uap air yang secara bersamaan melepaskan kalor ke

lingkungan melalui kaca penutup. Salah satu cara meningkatkan efisiensi

destilasi air tenaga surya adalah dengan memperkecil kerugian kalor pada

saat pengembunan uap air dengan memanfaatkan panas yang dilepas pada


3

saat pengembunan untuk menguapkan pada tingkat berikutnya. Cara inilah

yang disebut dengan energy recovery.

Energy recovery memerlukan komponen tambahan pada alat destilasi

yaitu berupa kondensor pasif yang umumnya berbentuk kotak dan terletak di

bagian belakang kotak destilator. Penggunaan kondensor pasif pada alat

destilasi menyebabkan sebagian uap air hasil proses penguapan dalam kotak

destilator akan mengalir ke dalam kondensor pasif dan akan terjadi

pengembunan pada dinding pengembun kondensor pasif. Pada saat terjadi

pengembunan terjadi pula pelepasan panas. Panas yang dilepaskan itulah

yang digunakan kembali untuk menguapkan air pada metode kapilaritas.

Dalam hal ini penulis tertarik untuk membahas efisiensi dari alat destilasi

dengan energy recovery menggunakan metode kapilaritas serta variabel-

variabel lainnya yang mempengaruhi efisiensi, di antaranya jumlah massa air

pada alat destilasi (jumlah massa air mempengaruhi temperatur air), jumlah

masa air dalam kondensor pasif, perbandingan volume antara kotak destilator

dengan kondensor pasif terhadap jumlah energi surya yang digunakan untuk

proses penguapan.

1.2 Rumusan Masalah

Destilasi air tenaga surya merupakan salah satu cara untuk menjernihkan

air yang mengandung zat kontaminan sehingga cara ini dapat digunakan

untuk mengatasi masalah akan kekurangan air bersih. Dalam hal ini destilasi

air tenaga surya masih bermasalah dengan rendahnya efisiensi yang


4

dihasilkan. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk meningkatkan

efisiensi adalah dengan energy recovery dengan metode kapilaritas. Dengan

adanya hal tersebut, penulis tertarik untuk meneliti beberapa masalah yaitu

1. Mengetahui peningkatan efisiensi destilasi air tenaga surya dengan energy

recovery metode kapilaritas,

2. Mengetahui efisiensi mana yang lebih baik antara destilasi air tenaga

surya dengan kondensor pasif dan energy recovery metode kapilaritas

dengan alat destilasi air konvensional,

3. Mengetahui pengaruh variasi ketinggian air maupun variasi penggunaan

pendingin kaca dan reflektor.

1.3 Tujuan

Tujuan yang diperoleh dari penelitian ini adalah

1. Membuat prototipe alat destilasi energi surya dengan menggunakan

energy recovery dengan metode kapilaritas,

2. Menganalisis pengaruh ketinggian air di kotak destilator,

3. Menganalisis pengaruh penggunaan pendingin kaca maupun reflektor

terhadap air yang dihasilkan setelah proses destilasi,

4. Menganalisis efisiensi destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas dan destilasi energi surya konvensional.

1.4 Manfaat

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah

1. Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya,


5

2. Hasil penelitian ini diharapkan mendapat dikembangkan untuk membuat

prototipe dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat

diterima dengan baik oleh masyarakat,

3. Memudahkan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih,

4. Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.

1.5 Batasan Masalah

Dalam penelitian yang akan dilakukan, penulis membatasi masalah-

masalah yang akan dibahas yakni

1. Penulis membatasi penelitian khusus alat destilasi surya dengan

memanfaatkan energy recovery dengan metode kapilaritas,

2. Ketinggian air di dalam bak destilasi divariasikan sebanyak 2 variasi

yakni 1 cm dan 0,5 cm dan menggunakan variasi lain seperti penggunaan

reflektor dan pendingin kaca,

3. Pada alat destilasi konvensional (tanpa menggunakan energy recovery

metode kapilaritas) ketinggian air sama yakni 1 cm dan 0,5 cm tidak

menggunakan reflektor maupun pendingin kaca,

4. Air yang masuk ke dalam kotak destilator tidak mengalami proses

pemanasan terlebih dahulu,

5. Menambahkan satu variasi alat lagi berupa destilasi horizontal sederhana

tanpa kondensor pasif dimana destilasi horizontal sederhana ini dijadikan

sebagai pembanding, sehingga diperoleh hasil pemodelan yang lebih

efektif untuk diterapkan pada penelitian selanjutnya.


6

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Destilasi

Destilasi air energi surya merupakan salah satu metode untuk

memisahkan air dari bahan kontaminasi sehingga diharapkan mampu

menghasilkan air yang jernih. Sedangkan kegunaan energy recovery sebagai

pemanfaatan kembali dari sisa kalor pada kotak destilator yang dialirkan ke

kondensor pasif sehingga dapat meningktkan jumlah efisiensi dari hasil

pendestilasian air. Alat destilasi air dengan energi surya ini merupakan salah

satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan masyarakat terhadap air bersih

terutama untuk daerah yang tidak terjangkau sumber energi listrik ataupun

daerah terpencil.

Alat destilasi air pada umumnya berbentuk kotak dan terdiri dari dua

komponen utama, yaitu bak air dan kaca penutup. Bak air digunakan untuk

menyerap energi surya untuk menguapkan air sehingga air terpisah dari zat

yang mengkontaminasi dan kaca penutup berguna sebagai tempat

mengembunnya uap air sehingga diperoleh air bersih yang dapat langsung

untuk dikonsumsi.

Unjuk kerja alat destilasi energi surya tergantung pada beberapa variabel

di antaranya, jumlah massa air yang ada dalam bak atau jumlah massa air

yang masuk dan radiasi surya yang diterima. Metode yang dilakukan adalah

pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan


7

menguap (volatilitas) bahan. Proses destilasi air meliputi dua proses yaitu

evaporasi dan kondensasi. Air terkontaminasi yang masuk akan menguap

karena mendapat kalor dari absorber, bagian yang mengalami penguapan

hanya air sedangkan zat kontaminan yang terkandung di dalam air tertinggal

di absorber. Uap akan bergerak ke dinding kaca, karena temperatur bagian

luar kaca lebih rendah dari temperatur bagian dalam maka uap akan

mengembun.

2.2 Landasan Teori

Komponen utama alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery terdiri atas kotak destilator, kondensor pasif dan bagian energy

recovery. Bagian energy recovery terletak di dalam kondensor pasif. Prinsip

kerja destilasi air energi surya menggunakan energy recovery (Gambar 1)

adalah proses penguapan air yang terkontaminasi dan proses pengembunan

uap air sehingga dihasilkan air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Pada

proses penguapan hanya air yang menguap sedangkan zat yang

mengkontaminasinya tertinggal di bak air. Proses penguapan terjadi karena

air di dalam bak air pada kotak destilator menerima energi surya melalui kaca

penutup sedangkan proses pengembunan pada kotak destilator terjadi di kaca

penutup karena temperatur kaca lebih rendah dari temperatur pengembunan

uap air. Embun pada kaca penutup akan mengalir ke saluran air destilasi

karena posisi kaca yang miring. Tidak semua uap air hasil penguapan air dari

bak air di dalam kotak destilator mengembun di kaca penutup tetapi sebagian


8

uap air hasil penguapan air dari bak air di dalam kotak destilator mengalir

masuk ke dalam kondensor pasif.

Gambar 1. Prinsip kerja alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery. (Gusti I Ketut Puja, 2014)

Mengalirnya sebagian uap air ke dalam kondensor pasif disebabkan

adanya perbedaan tekanan parsial uap air antara kotak destilator dengan

kondensor pasif mekanisme ini disebut purging. Perbandingan massa uap air

yang masuk ke dalam kondensor pasif dengan massa uap air yang dihasilkan

pada kotak destilator sebanding dengan perbandingan volume kondensor

pasif dengan jumlah volume kondensor pasif dan kotak destilator atau

(1)


9

Uap air yang masuk ke dalam kondensor pasif akan mengembun karena

melepaskan panas ke dinding kondensor pasif dan ke dinding pengembun

pada bagian energy recovery. Energi panas yang diterima dinding pengembun

pada bagian energy recovery digunakan untuk menguapkan air yang mengalir

pada bahan porus (kain). Air yang mengalir pada kain berasal dari bak air

terkontaminasi yang berada di bawah kemudian dipompakan ke atas menuju

bak air. Mengalirnya air terkontaminasi dari atas ke bawah disebabkan

adanya sifat kapilaritas kain. Laju aliran air pada kain dapat dihitung dengan

persamaan

*

+ ( (2)

Dengan A adalah luas penampang kain arah tegak lurus aliran ( ), ρ adalah

massa jenis air terkontaminasi (kg/ ), g adalah gravitasi (m/ ), k

adalah permeabilitas kain ( ), η adalah viskositas air terkontaminasi (N

detik/ ), adalah panjang kapilaritas kain (m) dan L adalah panjang kain

(m).

Permeabilitas (k) pada prinsipnya hanya merupakan fungsi struktur

keporusan media porus. Sebagai contoh katun dan fiber mempunyai

permeabilitas yang berbeda karena mempunyai struktur keporusan yang

berbeda. Panjang kapilaritas kain adalah kondisi kesetimbangan antara

tekanan kapilaritas dengan tekanan hidrolis atau = seperti

terlihat pada Gambar 2.


10

Gambar 2. Panjang kapilaritas kain (Gusti I Ketut Puja, 2014)

(3)

(4)

Dengan adalah tegangan permukaan, adalah sudut kontak zat cair dan R

adalah radius kapilaritas efektif. Untuk mengetahui permeabilitas (k) dan

panjang kapilaritas ( ) dari suatu bahan porus (kain) dapat dilakukan

eksperimen dengan prinsip seperti pada Gambar 2.

Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan

antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan

jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu (Arismunandar,

1995):

∫

(5)


11

Dengan adalah luas alat destilasi ( ), dt adalah lama waktu pemanasan

(detik), G adalah energi surya yang datang (W/ ), adalah panas laten

air (J/(kg) dan adalah massa uap air total (kg). Massa uap air ( ) dapat

diperkirakan dengan persamaan matematis berikut (Arismunandar, 1995):

(

) (6)

⁄ (7)

Dengan quap adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses

penguapan (W/ ), bagian energi surya yang digunakan untuk

konveksi (W/m2), adalah adalah tekanan parsial uap air pada temperatur

air (N/ ), adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup

(N/ ), adalah temperatur air ( ) dan ) adalah temperatur kaca

penutup ( )

2.3 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian secara eksperimental destilasi air energi surya menggunakan

energy recovery dapat meningkatkan efisiensi sebesar 94% jika dibandingkan

destilasi air energi surya konvensional. Efisiensi yang dicapai sebesar 67%

dengan hasil air destilasi sebanyak 4,86 L/m2.hari (Kalbasi, 2010). Analisis

teoritis alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery tiga

tingkat dengan metode difusi yang dihubungkan dengan pipa panas (heat

pipe) memperkirakan hasil air destilasi sebanyak 21,8 kg/m2.hari dengan

asumsi energi surya sebesar 22,4 MJ/m2.hari (Tanaka, 2004). Studi


12

parametrik pada destilasi air energi surya vertikal jenis difusi dengan variasi

tingkat difusi memperkirakan dapat menghasilkan air destilasi antara 18

sampai 21,5 kg/m2.hari hasil air destilasi secara eksperimental sangat

bergantung pada kualitas pembuatan alat. Pembuatan yang kurang baik dapat

menyebabkan kerugian panas dan menurunkan produksi air destilasi sampai

50% dari perkiraan secara teoritis (Tanaka, 2005). Analisis transien

berdasarkan kesetimbangan energi tiap komponen pada destilasi air energi

surya menggunakan energy recovery metode bak satu tingkat memperkirakan

dapat menghasilkan air destilasi sebanyak 10,7 kg/m2.hari (Hassan, 1995).

Destilasi air energi surya menggunakan energy recovery dua tingkat metode

bak air menghasilkan efisiensi 62% lebih tinggi jika dibandingkan destilasi

air energi surya konvensional. Tingkat pertama memberikan kontribusi

sebesar 22% sementara tingkat kedua 18% pada total air destilasi yang

dihasilkan (Madhlopa, 2009). Penelitian secara teoritis dan eksperimental

menggunakan kondensor pasif di bagian belakang menghasilkan kenaikan

efisiensi sebesar 50% (Fath, 1993). Penelitian destilasi air energi surya

dengan kondensor pasif menghasilkan efisiensi yang berbeda pada posisi

kondensor yang berbeda. Posisi kondensor di bagian atas alat destilasi

menghasilkan efisiensi 15,1% sementara pada posisi di bawah dihasilkan

efisiensi 30,54%. (Ahmed, 2012). Penelitian destilasi energi surya dengan

posisi kondensor di bagian bawah destilator dan posisi destilator miring

menghasilkan kenaikan efisiensi yang cukup baik sehingga dapat

menghasilkan air destilasi sebanyak 5,1 kg/(m2.hari). Posisi alat destilasi


13

yang miring menyebabkan terjadinya sirkulasi alami udara yang mendorong

uap air ke kondensor di bagian bawah. Pada alat destilasi dengan posisi

miring berpindahnya uap air disebabkan oleh beda tekanan destilastor dengan

kondensor dan sirkulasi alami (Fath, 2004). Penelitian secara teoritis dan

eksperimental menggunakan kondensor pasif di bagian belakang

menghasilkan kenaikan efisiensi sebesar 48% sampai 70% jika kondensor

mengalami pendinginan (El-Bahi, 1999). Penelitian eksperimental pada

destilasi air energi surya vertikal di Aljasair menghasilkan air destilasi

sebanyak 0,275 sampai 1,31 L/m2.hari dengan radiasi surya bervariasi antara

8,42 sampai 14,71 MJ/hari. Efisiensi yang dihasilkan bervariasi antara 7,85

sampai 21,19% (Boukar, 2005). Penelitian pada sebuah alat destilasi air

energi surya vertikal jenis tak langsung di Aljasair dapat menghasilkan air

destilasi antara 0,863 sampai 1,323 L/m2.hari dan efisiensi antara 47,69%

sampai 57,85% dengan energi surya antara 19,15 sampai 26,08 MJ/m2.hari

(Boukar, 2006). Penambahan kondensor pasif tanpa energy recovery dapat

meningkatkan efisiensi dari 70% (tanpa kondensor pasif) menjadi 75%

(dengan kondensor pasif). Kemiringan kaca yang digunakan 4o dan hasil air

destilasi sebesar 7 L/m2.hari (El-Bahi, 1999). Penelitian secara eksperimental

alat destilasi air energi surya vertikal tanpa energy recovery di Aljasair

menghailkan air destilasi sebanyak 0,5 sampai 2,3 kg/m2.hari (Boukar, 2004).


14

14

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat Penelitian

Alat destilasi air tenaga surya yang dibuat berjumlah 2 alat, seperti yang

ditunjukan pada gambar 3a, gambar 3b dan gambar 4. Terdapat bagian-

bagian penting pada alat destilasi tenaga surya yaitu bak destilator, kondesnor

pasif, dan idikator ketinggian air dalam bak destilator. Karena fungsi dari alat

destilasi konvensional adalah sebagai pembanding, maka ukuran bak

destilator dibuat sama. Bahan yang digunakan untuk membuat bak destilator

adalah kayu dengan ketebalan 2 cm yang dilapisi dengan logam seng dengan

ketebalan 0,03 cm, panjang (P) = 118 cm, lebar (L) = 78 dan tinggi (T) = 6

cm. kondensor pasif juga terbuat dari kayu dengan ketebalan 2 cm yang

dilapisi dengan logam seng dengan ketebalan 0,03 cm, panjang (P) = 118 cm,

lebar (L) = 9 cm, dan tinggi (T) = 100 cm. Untuk pengaturan ketinggian air di

dalam kotak destilator digunakan tempat air minum ayam, dikarenakan

tempat air minum ayam dapat konstan untuk mempertahankan ketinggian air

dalam bak destilator dengan laju aliran air yang rendah.


15

Gambar 3a. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy

recovery kondensor pasif.

Gambar 3b. Komponen alat destilasi energi surya menggunakan energy

recovery kondensor pasif tampak samping.


16

Terdapat komponen komponen utama alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery berkondensor pasif seperti terlihat pada

Gambar 3a dan Gambar 3b yaitu (1) bak air, (2) saluran air hasil destilasi, (3)

kaca penutup, (4) kotak destilator, (5) air terkontaminasi, (6) kondensor pasif,

(7) bagian energy recovery, (8) bak air terkontaminasi, (9) dinding

pengembun, (10) saluran uap dari destilator ke kondensor pasif, (11) bahan

porus (kain), (12) saluran air hasil destilasi kondensor pasif, (13) saluran air

yang tidak menguap, (14) rangka pendukung, (15) reflektor.

Gambar 4. Komponen alat destilasi energi surya konvensional standar

Komponen utama yang terdapat pada alat destilasi air energi surya

konvensional standar terlihat seperti pada gambar 4 yaitu (1) bak air, (2)


17

saluran air hasil destilasi,(3) kaca penutup, (4) kotak destilator, (5) air

terkontaminasi, (6) sumber air terkontaminasi, (7) rangka pendukung

3.2 Variabel yang Divariasikan

Pada penelitian ini terdapat beberapa jenis variasi yang dilakukan

sebagai berikut:

1. Jumlah massa air dalam bak destilator dengan metode kapilaritas dan

dalam bak alat destilasi energi surya konvensional standar,

2. Variasi ketingian air dalam bak destilasi yakni 1 cm dan 0,5 cm,

3. Penggunaan reflektor pada alat destilasi menggunakan energy recovery

metode kapilaritas,

4. Penggunaan pendingin kaca pada alat destilasi menggunakan energy

recovery metode kapilaritas.

3.3 Parameter yang Diukur

Pada penelitian ini beberapa parameter yang diukur diantaranya sebagai

berikut

1. Temperatur air di dalam bak (Tw)

2. Temperatur kaca pada bak (Tc)

3. Temperatur air yang masuk ke dalam bak

4. Temperatur kain pada kondensor pasif

5. Temperatur air pendingin kaca

6. Temperatur udara sekitar


18

7. Kelembapan udara sekitar (RH)

8. Energi Surya yang datang (G)

9. Debit air hasil destilasi pada destilator (md1)

10. Debit air hasil destilasi pada kondensor pasif dan bagian energy recovery

(md2, md3)

11. Lama waktu pengambilan data (t)

3.4 Langkah Penelitian

Langkah penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut

1. Pada penelitian ini diawali dengan pembuatan alat seperti pada gambar 3a,

gambar 3b dan gambar 4,

2. Kedua alat tersebut dijemur di bawah sinar matahari secara langsung,

3. Pengambilan data dilakukan dengan 2 (dua) cara, yaitu minggu pertama

pengambilan data dilakukan secara manual dan minggu kedua pengambilan

data dilakukan dengan bantuan sensor,

4. Pada saat pengambilan data dengan cara manual, setiap 2 jam alat dicek

dan dicatat data pertambahan debit hasil destilasi. Pencatatan debit hasil

destilasi dilakukan selama 10 jam, mulai dari jam 07:00 sampai jam 17:00

untuk setiap variasinya. Setiap variasi membutuhkan waktu 1 hari untuk

pengambilan data,

5. Data yang dicatat saat pengambilan data secara manual adalah debit air

hasil destilasi dan intensitas cahaya matahari,


19

6. Pada saat pengambilan data dengan menggunakan sensor, data dicatat oleh

sensor kurang lebih setiap 11 detik sekali selama 10 jam, dimulai dari jam

07:00 sampai jam 17:00 untuk setiap variasinya,

7. Data yang dicatat saat pengambilan data dengan menggunakan sensor

adalah temperatur udara sekitar, temperatur air yang masuk ke dalam bak

destilasi, temperatur air di dalam bak destilasi, tempetarur air pendingin

kaca, temperatur kaca pada bak destilasi, kelembapan udara sekitar, debit

air hasil destilasi dan lama waktu pencatatan data,

8. Sebelum melanjutkan pengambilan data pada hari berikutnya dengan

variasi yang berbeda, kondisi alat destilasi harus diperiksa untuk

memastikan kesiapan alat termasuk memastikan ketinggian air saat awal

pengambilan data. Hal ini dilakukan agar meminimalisir masalah-masalah

yang akan terjadi yang membuat terjadinya kegagalan saat pengambilan

data..

3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data

1. Pyranometer

Pyranometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya

pengaruh radiasi cahaya matahari dengan satuan dan juga alat ini

berfungsi untuk mengkalibrasi radiasi cahaya matahari yang diterima oleh

solarmeter agar hasil data yang didapat oleh solarmeter sama dengan hasil

data yang didapat piranometer.

2. Solarmeter


20

Solarmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur intensitas

cahaya matahari yang datang.

3. Hygrometer

Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelembapan

udara disekitar alat destilasi dan untuk mengkalibrasi data yang didapat

oleh alat destilasi.

4. Dallas Semiconductor Temperature Sensor (TDS)

Dallas semiconductor temperature sensor (TDS) merupakan alat yang

digunakan untuk mengukur temperatur pada alat destilasi.

5. Microcontroller Arduino

Microcontroller arduino merupakan aplikasi softwere yang digunakan

untuk membantu dan memudahkan pembacaan data hasil penelitian

destilasi energi surya.

6. E-Tape

E-Tape merupakan alat yang digunakan untuk membaca dan mengetahui

ketinggian air hasil destilasi.

3.7 Analisis Data

Pengolahan dan analisis data diawali dengan melakukan perhitungan

pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan

(1) sampai dengan (7). Analisis akan dilakukan dengan membuat grafik

efesiensi alat destilasi.


21

21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Berikut ini adalah data hasil penelitian dari alat destilasi air tenaga surya

menggunakan energy recovery dengan metode kapilaritas yang divariasikan

menjadi 5 variasi, yaitu

1. Ketinggian air dalam bak 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan

menggunakan reflektor.

2. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca

dan menggunakan Reflektor.

3. Ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan

pendingin kaca.

4. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, hanya menggunakan reflektor.

5. Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin

kaca dan tidak menggunakan reflektor.

Secara lengkap data hasil dari penelitian tersebut dapat dilihat secara

berurutan pada tabel 1 sampai dengan tabel 10 dengan

Tc = Temperatur kaca penutup alat destilasi energi surya.

Tw = Temperatur air di dalam bak dan di dalam kondensor pasif alat


Pc = Tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup alat



22

Pw = Tekanan parsial uap air pada temperatur air di dalam bak dan di

dalam kondensor pasif alat destilasi energi surya.

= Massa air hasil destilasi.

Hfg = Panas laten air.

= Massa uap air total.

= Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan.

= Bagian energi surya yang digunakan untuk konveksi.

G = Rata-rata energi surya yang ditangkap oleh alat destilasi air

energi surya.


23

Tabel 1. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, dan hanya menggunakan pendingin kaca pada hari pertama

Menggunakan Energy Recovery Metode Kapilaritas 24 Oktober 2015

jam

ke-

TC TW G Pc Pw hfg

qkonv quap mg md

η teoritis η aktual

(°C) (°C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m

2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 32.93 33.80 365.89 3213.8 3570.35 2421.11 0.0008 0.006 0.009 0.00 0.17 0.00

2 41.77 39.79 522.94 7805.6 6589.83 2406.74 0.0026 0.026 0.042 0.01 5.77 1.78

3 51.23 45.15 667.07 15074.0 10122.68 2393.80 0.0124 0.164 0.259 0.20 28.07 22.15

4 55.22 48.72 782.23 18861.9 12905.34 2385.15 0.0138 0.206 0.328 0.29 30.16 26.72

5 57.28 51.24 839.11 20999.1 15081.67 2379.02 0.0127 0.203 0.323 0.60 27.68 51.74

6 58.93 52.72 820.26 22787.6 16441.57 2375.41 0.0134 0.222 0.354 0.76 30.94 66.05

7 54.76 49.81 540.32 18406.7 13828.11 2382.49 0.0096 0.145 0.231 0.52 30.74 69.29

8 52.09 49.31 506.06 15848.6 13401.70 2383.71 0.0044 0.063 0.101 0.36 14.33 51.46

9 45.75 40.01 277.81 10568.3 6720.33 2406.21 0.0111 0.121 0.190 0.24 49.61 62.69

10 39.51 34.89 102.75 6430.4 4047.41 2418.50 0.0080 0.067 0.105 0.11 74.29 81.21

Rata-rata G 542.445 Hasil Destilasi dan Rata-rata Efisiensi 3.11 82.87 41.30


24

Tabel 2. Data pada Ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor

pada hari kedua

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 31.23 37.60 381.07 2574.8 5376.10 2411.99 0.012 0.085857 0.13482 0.00 25.75 0.00

2 47.56 45.37 587.00 11960.2 10283.30 2393.27 0.003 0.039068 0.06183 0.00 7.61 0.17

3 59.12 50.70 751.30 22993.6 14603.40 2380.33 0.020 0.322544 0.51322 0.58 49.07 55.24

4 64.05 54.65 839.27 28807.4 18301.32 2370.69 0.024 0.430560 0.68788 0.82 58.64 69.53

5 64.73 55.12 777.17 29660.3 18770.58 2369.54 0.024 0.451103 0.72105 0.66 66.35 60.29

6 61.12 52.23 638.32 25269.3 15984.69 2376.60 0.022 0.367386 0.58549 0.33 65.79 37.45

7 63.37 56.82 747.40 27964.2 20511.82 2365.39 0.015 0.272562 0.43643 0.25 41.69 24.27

8 59.43 52.55 555.37 23335.6 16279.99 2375.83 0.015 0.255537 0.40737 0.69 52.60 89.21

9 53.09 44.10 314.05 16788.9 9365.52 2396.35 0.021 0.280153 0.44279 0.58 101.97 134.10

10 46.61 39.24 139.21 11218.7 6272.55 2408.06 0.015 0.168347 0.26478 0.25 138.23 131.57



25

Tabel 3. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, hanya menggunakan reflektor hari ketiga

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md η teoritis η aktual


2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 31.35 29.80 370.35 2617.3 2098.05 2430.64 0.002 0.009624 0.01500 0.00 2.97 0.00

2 47.50 43.15 569.99 11917.0 8715.63 2398.63 0.008 0.092993 0.14684 0.00 18.65 0.06

3 59.95 54.95 718.88 23930.2 18593.14 2369.98 0.010 0.175732 0.28084 0.27 27.94 27.35

4 65.65 60.13 823.43 30827.8 24128.58 2357.27 0.012 0.235689 0.37869 0.61 32.72 52.49

5 66.99 61.12 840.54 32591.2 25267.55 2354.84 0.013 0.264993 0.42621 0.55 36.04 46.71

6 65.82 61.41 738.81 31051.7 25608.78 2354.12 0.009 0.178692 0.28749 0.63 27.65 60.41

7 61.87 56.58 573.58 26151.8 20255.58 2365.99 0.011 0.199944 0.32007 0.59 39.85 73.10

8 58.19 54.08 467.38 21977.0 17735.45 2372.10 0.008 0.129836 0.20731 0.50 31.75 77.26

9 51.73 44.05 248.98 15519.5 9336.15 2396.45 0.017 0.220416 0.34836 0.38 101.19 111.35

10 47.23 39.93 178.93 11701.0 6674.46 2406.40 0.015 0.171272 0.26957 0.05 109.41 20.46



26

Tabel 4. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm, menggunakan reflektor dan menggunakan pendingin kaca

pada hari keempat

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 31.68 30.27 355.16 2737.2 2250.36 2429.51 0.002 0.008765 0.01366 0.00 2.82 0.00

2 44.15 40.30 578.74 9404.2 6894.26 2405.51 0.006 0.068566 0.10796 0.01 13.54 1.52

3 52.18 48.74 694.76 15935.3 12921.82 2385.10 0.006 0.083800 0.13307 0.26 13.79 26.74

4 58.32 53.72 841.37 22114.9 17386.15 2372.98 0.009 0.150084 0.23955 0.51 20.39 43.09

5 57.51 54.10 755.70 21240.1 17753.02 2372.06 0.006 0.100121 0.15986 0.54 15.14 50.81

6 57.79 55.08 776.27 21539.1 18721.55 2369.66 0.004 0.075269 0.12030 0.46 11.08 42.63

7 55.54 53.80 637.19 19190.8 17463.57 2372.79 0.002 0.039397 0.06289 0.51 7.07 57.61

8 50.51 46.36 429.43 14433.2 11023.85 2390.88 0.007 0.099583 0.15775 0.43 26.51 72.37

9 43.73 36.45 194.76 9108.4 4786.81 2414.76 0.015 0.143639 0.22530 0.10 84.30 36.11

10 39.29 33.09 99.39 6299.4 3277.04 2422.80 0.012 0.092649 0.14484 0.08 106.56 55.83



27

Tabel 5. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor pada

hari kelima

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 29.67 29.46 317.58 2057.7 1992.39 2431.46 0.000 0.000620 0.00097 0.00 0.22 0.00

2 38.53 38.90 536.58 5875.3 6082.94 2408.87 0.000 0.002545 0.00400 0.01 0.54 1.35

3 49.06 50.11 735.54 13185.0 14084.58 2381.77 0.001 0.016819 0.02675 0.26 2.61 25.59

4 55.61 54.30 838.35 19264.5 17957.08 2371.55 0.002 0.027166 0.04339 0.44 3.70 37.33

5 55.74 52.84 725.61 19397.6 16555.02 2375.11 0.005 0.076574 0.12211 0.56 12.06 55.46

6 55.00 51.54 733.56 18650.4 15353.16 2378.28 0.006 0.093574 0.14902 0.53 14.58 51.83

7 49.20 44.73 314.16 13306.3 9813.66 2394.83 0.008 0.103538 0.16375 0.45 37.67 104.21

8 44.44 40.28 191.15 9611.2 6882.29 2405.56 0.007 0.076572 0.12056 0.11 45.79 43.44

9 41.28 38.06 164.01 7496.9 5617.03 2410.90 0.005 0.047577 0.07474 0.02 33.16 8.87

10 38.62 34.61 82.30 5922.2 3924.76 2419.15 0.007 0.053114 0.08316 0.05 73.77 47.77

Rata-rata G 463.882 Hasil Destilasi dan Rata-rata Efisiensi 2.44 12.28 38.0.1


28

Tabel 6. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari pertama

jam

ke-

Konvensional 24 Oktober 2015

TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 34.78 30.56 365.89 3999.9 2344.70 2428.83 0.007 0.043516 0.06450 0.00 12.92 0.00

2 41.40 42.06 522.94 7568.9 7992.68 2401.26 0.001 0.006433 0.00964 0.03 1.34 4.55

3 48.92 56.01 667.07 13070.6 19664.47 2367.39 0.016 0.237933 0.36182 0.07 38.75 7.84

4 55.34 66.72 782.23 18990.7 32225.20 2341.01 0.031 0.593884 0.91327 0.20 82.49 18.49

5 58.58 68.81 839.11 22401.5 35047.44 2335.82 0.028 0.556960 0.85840 0.29 72.12 24.35

6 56.97 67.63 820.26 20670.4 33439.33 2338.76 0.029 0.565077 0.86981 0.19 74.85 15.95

7 53.77 66.40 540.32 17441.8 31802.68 2341.81 0.036 0.663700 1.02029 0.45 133.46 58.80

8 50.22 64.02 506.06 14177.0 28767.36 2347.69 0.040 0.681685 1.04531 0.20 146.35 28.18

9 43.13 57.22 277.81 8701.2 20927.59 2364.42 0.039 0.548603 0.83529 0.39 214.56 99.33

10 37.84 49.58 102.75 5502.1 13624.88 2383.07 0.029 0.327348 0.49451 0.19 346.14 133.22



29

Tabel 7. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari kedua

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 35.05 29.01 381.07 4119.3 1858.80 2432.52 0.011 0.066592 0.09855 0.00 18.99 0.00

2 42.89 44.74 587.00 8539.4 9821.22 2394.81 0.002 0.027765 0.04174 0.00 5.14 0.01

3 51.34 61.86 751.30 15172.5 26145.79 2353.00 0.027 0.465494 0.71219 0.06 67.32 6.14

4 54.67 66.52 839.27 18315.0 31967.99 2341.50 0.033 0.619636 0.95268 0.26 80.22 21.70

5 53.94 64.18 777.17 17606.4 28964.75 2347.29 0.027 0.485169 0.74409 0.20 67.83 18.52

6 49.70 60.86 638.32 13732.4 24969.95 2355.47 0.029 0.482105 0.73683 0.27 82.06 30.10

7 54.58 67.85 747.40 18229.4 33729.58 2338.22 0.039 0.734268 1.13050 0.22 106.74 20.90

8 49.68 63.23 555.37 13713.9 27796.88 2349.63 0.039 0.650953 0.99736 0.31 127.35 39.57

9 45.61 57.75 314.05 10459.2 21492.04 2363.12 0.032 0.475376 0.72419 0.43 164.46 98.09

10 40.04 51.25 139.21 6737.4 15091.17 2378.99 0.028 0.336083 0.50858 0.27 262.30 136.96



30

Tabel 8. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari ketiga

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 34.55 33.04 370.35 3896.7 3259.15 2422.91 0.002 0.012004 0.01784 0.00 3.52 0.00

2 44.04 47.76 569.99 9325.2 12119.89 2387.49 0.006 0.077645 0.11708 0.00 14.80 0.19

3 52.23 65.10 718.88 15980.9 30133.95 2345.01 0.036 0.652377 1.00151 0.06 98.60 5.94

4 54.53 66.98 823.43 18181.0 32576.26 2340.36 0.035 0.665175 1.02319 0.27 87.77 22.90

5 55.14 72.22 840.54 18784.6 39890.45 2327.35 0.055 1.110039 1.71703 0.33 143.48 27.45

6 54.98 70.79 738.81 18629.5 37817.96 2330.91 0.049 0.976910 1.50880 0.40 143.66 38.51

7 52.40 68.15 573.58 16138.1 34137.98 2337.47 0.048 0.899226 1.38492 0.43 170.33 53.43

8 50.07 64.64 467.38 14049.3 29539.87 2346.16 0.043 0.738485 1.13315 0.41 171.67 61.41

9 43.66 57.53 248.98 9059.6 21261.88 2363.65 0.038 0.546290 0.83204 0.32 238.38 91.62

10 37.68 50.00 178.93 5415.8 13985.92 2382.05 0.031 0.351436 0.53113 0.14 213.39 56.73

Ratarata G 553.087 Hasil Destilasi dan Rata-rata Efisiensi 2.36 132.43 33.76


31

Tabel 9. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 0.5 cm pada hari keempat

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 36.08 34.20 355.16 4607.7 3743.52 2420.14 0.002 0.017690 0.02631 0.00 5.41 0.00

2 44.88 47.44 578.74 9922.1 11865.84 2388.26 0.004 0.047754 0.07198 0.01 8.96 0.63

3 49.59 56.91 694.76 13640.6 20608.11 2365.16 0.016 0.255518 0.38892 0.12 39.96 12.24

4 55.86 67.42 841.37 19517.6 33150.55 2339.29 0.032 0.617532 0.95034 0.19 79.74 16.26

5 57.42 71.75 755.70 21149.1 39196.16 2328.54 0.044 0.897981 1.38831 0.30 129.10 27.90

6 57.01 71.31 776.27 20712.3 38572.01 2329.61 0.044 0.885751 1.36877 0.37 123.97 33.09

7 56.15 70.00 637.19 19813.5 36693.72 2332.88 0.041 0.821782 1.26814 0.36 140.12 39.91

8 49.84 65.17 429.43 13852.5 30220.77 2344.84 0.046 0.795083 1.22068 0.48 201.16 79.88

9 40.30 55.53 194.76 6890.6 19183.57 2368.54 0.043 0.557867 0.84792 0.32 311.21 117.13

10 35.73 47.44 99.39 4438.5 11867.39 2388.26 0.029 0.294644 0.44414 0.17 322.10 122.56



32

Tabel 10. Data pada variasi ketinggian air dalam bak destilator 1 cm pada hari kelima

jam

ke-


TC TW G Pc Pw hfg

qkonv

quap

mg

md



2) (kW/m

2) (kg/jam.m

2) (kg) (%) (%)

1 34.95 33.41 317.58 4077.0 3406.69 2422.04 0.002 0.012765 0.01897 0.00 4.37 0.00

2 41.06 45.85 536.58 7357.5 10641.88 2392.10 0.009 0.097700 0.14703 0.00 19.78 0.01

3 49.17 62.72 735.54 13285.2 27174.55 2350.89 0.038 0.639706 0.97961 0.08 94.49 7.93

4 49.25 66.03 838.35 13346.8 31330.39 2342.71 0.052 0.902288 1.38653 0.19 116.93 16.21

5 46.87 69.55 725.61 11415.8 36071.99 2333.99 0.078 1.380260 2.12895 0.35 206.67 33.57

6 46.60 72.12 733.56 11207.5 39738.51 2327.61 0.092 1.678917 2.59670 0.39 248.67 37.20

7 42.87 63.92 314.16 8526.7 28639.19 2347.94 0.068 1.060306 1.62572 0.51 366.70 114.59

8 39.79 56.19 191.15 6591.6 19850.76 2366.94 0.047 0.617325 0.93892 0.26 350.89 97.48

9 38.38 50.60 164.01 5790.5 14508.93 2380.59 0.031 0.358204 0.54169 0.14 237.30 59.85

10 34.96 46.02 82.30 4082.1 10770.11 2391.69 0.026 0.258127 0.38854 0.04 340.78 37.83



33

33

4.2 Hasil Penelitian

Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian pada jam ke-5 hari

pertama pada alat destilasi air energi surya.

1. Perhitungan hasil data alat destilasi energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak

destilator 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca (tabel 1).

Menghitung pada destilator, diketahui:

Tc pada jam kelima = 57,28 oC = 330,28 K

Tw pada jam kelima = 51,24 oC = 324,24 K

Pc pada jam kelima = 20999,1 Pa

Pw pada jam kelima = 15081,67 Pa

pada jam kelima = 0,60471 kg

pada jam kelima = 2379,02 kJ/kg

G pada jam kelima = 839,11 watt /m2

Ac pada alat destilasi = 0,9204 m2

Volume destilator = 1,932 m3

Volume kondensor pasif = 1,062 m3

Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi (pers. 7) :

[

]

⁄

(

*

+

⁄

(

0,01275 kW/m2


34

Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.6) :

(

)

(

)

0,2031 ⁄

Massa uap air pada jam kelima pada kotak destilator dapat dihitung

dengan persamaan:

0,307

⁄

Massa uap air pada jam kelima pada kondensor pasif (pers. 1) :

=

= 0.01622

⁄

Massa uap air total pada jam kelima dapat dihitung pengan persamaan:

=

=

= 0.32344

⁄


35

Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas (pers. 5) :

∫

∫

51,74 %

Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas disajikan selengkapnya

pada tabel 1 sampai tabel 5.

2. Perhitungan hasil data alat destilasi energi surya konvensional dengan

variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 cm (Tabel 6).

Diketahui:

Tc pada jam kelima = 58,58 oC = 331,58 K

Tw pada jam kelima = 68,81 oC = 341,81 K

Pc pada jam kelima = 22401,5 Pa

Pw pada jam kelima = 35047,44 Pa

pada jam kelima = 0,29 kg

pada jam kelima = 2335,82 kJ/kg


36

G pada jam kelima = 839,11 watt /

Ac pada alat destilasi = 0,9204 m2

Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi (pers. 7) :

[

]

⁄

(

*

+

⁄

(

0,028 ⁄

Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.6) :

(

)

(

)

0.5569 ⁄

Massa uap air pada jam kelima pada alat destilasi dapat dihitung dengan

persamaan:

0,8584

⁄

Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya

konvensional (pers. 5) :


37

∫

∫

24,35 %

Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya

konvensional disajikan selengkapnya pada tabel 6 sampai tabel 10.

4.3 Pembahasan

Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan

antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan dibagi dengan

luasan alat destilasi air energi surya dikalikan dengan radiasi surya yang

datang selama waktu tertentu. Efisiensi aktual adalah efisiensi yang

didapatkan dari perbandingan antara massa air hasil destilasi dalam proses

penguapan dikalikan dengan panas laten air kemudian dibagi dengan luasan

bak destilator dikalikan dengan jumlah radiasi surya yang datang selama

waktu tertentu. Hasil dari efisiensi semua variasi dan efisiensi masing masing

alat destilasi akan dilakukan pembahasan dari gambar 5 sampai dengan

gambar 9.


38

Gambar 5. Grafik efisiensi teoritis rata-rata pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat

destilasi konvensional.

Pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery metode

kapilaritas dengan variasi ketinggian air dalam bak destilator 0,5 dan hanya

menggunakan pendingin kaca menghasilkan efisiensi teoritis rata-rata

sebesar 28,72 % dengan energi surya yang datang sebesar 542.44 watt/ .

Pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak destilator

0,5 menghasilkan efisiensi teoritis lebih tinggi dari pada alat destilasi energi

surya menggunakan energy recovery yaitu sebesar 94,65 %. Pada variasi

kedua, ketiga, keempat, dan kelimapun terjadi hal yang sama, dimana

efisiensi teoritis rata-rata alat destilasi konvensional lebih tinggi dari pada alat

destilasi energi surya menggunakan energy recovery. Faktor yang

mempengaruhi tinggi rendahnya efisiensi teoritis adalah energi surya yang

0

100

200

300

400

500

600

700

020406080

100120140160180200

ketinggian air0,5 cm,

menggunakanpendingin

kaca

ketinggian air0,5 cm, tanpa

pendinginkaca danreflektor


menggunakanreflektor


menggunakanreflektor dan

pendinginkaca

ketinggian air1 cm,


pendinginkaca

G w

att/

m2

η T

eo

riti

s (%

)

alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas konvensional G


39

datang pada saat pengambilan data dan massa uap air. Penyebab lebih

rendahnya alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery

dikarenakan massa uap air yang bekerja terbagi ke dalam dua bagian, yaitu

massa uap air pada bagian bak destilator dan sebagian uap air mengalir ke

dalam kondensor pasif. Pada alat destilasi konvensional massa uap air hanya

bekerja pada bak destilator sehingga massa uap air tinggi dan mengakibatkan

efisiensi teoritis tinggi. Pada alat destilasi konvensional sedikit terjadi

masalah dimana ketinggian air dalam bak destilasi seringkali berubah-ubah

(tidak setabil). Hal ini jugalah yang mempengaruhi tingginya efisiensi teoritis

pada alat destilasi konvensional dibandingkan dengan alat destilasi

menggunakan energy recovery.

Pada grafik (Gambar 5) menunjukkan bahwa rata-rata efisiensi teoritis

paling besar pada alat destilasi energi surya menggunakan energy recovery

metode kapilaritas terjadi pada variasi kedua yaitu saat variasi ketinggian air

dalam bak destilator 0.5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak

menggunakan reflektor yaitu sebesar 53,36 % dengan energi surya yang

datang sebesar 573,016 watt/ . Faktor utama yang mempengaruhi tingginya

efisiensi teoritis tersebut adalah energi surya yang datang paling besar dari

pada saat variasi lain dilakukan penelitian. Faktor lain adalah ketinggian air

dalam bak destilator dimana dapat dilihat pada variasi kelima saat ketinggian

air 1 cm, efisiensi teoritis yang dihasilkan sangatlah rendah yaitu sebesar

12,28 % dibandingkan dengan saat variasi pertama sampai keempat saat


40

ketinggian air 0,5 cm yaitu sebesar: variasi pertama 28,72 %, variasi kedua

53,36 %, variasi ketiga 34,74 %, variasi keempat 18,34 %.

Pada alat destilasi konvensional sebenarnya hanya memiliki dua variasi

ketinggian air dalam bak yaitu 0,5 cm dan 1 cm, pada variasi pertama sampai

keempat memiliki variasi ketinggian air dalam bak yang sama yaitu 0,5 cm

dan pada variasi kelima ketinggian air dalam bak 1 cm. tujuan utama

dilakukan penelitian alat destilasi konvensional adalah dijadikan pembanding.

Sehingga ketinggian air dalam bak alat destilasi konvensional mengikuti

ketinggian air dalam bak alat destilasi menggunakan energy recovery. Pada

alat destilasi konvensional variasi pertama sampai keempat memiliki variasi

ketinggian air yang sama yaitu 0.5 cm namun efisiensi teoritis yang

dihasilkan berbeda-beda. Efisiensi teoritis terendah saat variasi kedua yaitu

sebesar 92,05 % dengan energi surya yang datang sebesar 573,01 watt/

dan efisiensi teoritis tertinggi pada saat variasi ketiga yaitu sebesar 132,43 %

dengan energi surya yang datang sebesar 553,088 watt/ . Efisiensi teoritis

tertinggi pada saat variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm masih kalah tinggi

dengan efisiensi teoritis saat ketinggian air dalam bak 1 cm yaitu sebesar

183,67% dengan energi surya yang datang sebesar 463,882 watt/ .

Efisiensi mencapai lebih dari 100 % dikarenakan bak air destilator kering

sehingga menyebabkan temperatur tinggi. Temperatur tinggi menyebabkan

tekanan parsial uap air pada temperatur kaca dan tekanan parsial uap air pada

temperatur air tinggi karena sifat dalam mencari tekanan parsial adalah

kuadratik.


41

Perbedaan hasil efisiensi teoritis dengan variasi ketinggian air yang sama

dan lebih tingginya efisiensi teoritis pada saat ketinggian air dalam bak 1 cm

dari pada saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm disebabkan oleh perbedaan

energi surya yang datang saat pengambilan data. Faktor lain yang sangat

mempengaruhi efisiensi teoritis alat destilasi konvensional adalah terjadinya

ketidakstabilan ketinggian air dalam bak destilasi yaitu seringkali air di dalam

bak destilasi mengalami kenaikan ataupun penurunan ketinggian dan harus di

atur kebali agar ketinggian air sesuai dengan yang diinginkan. Hal inilah yang

mempengaruhi besarnya efisiensi teoritis pada variasi kelima. Walaupun

energi surya yang datang itu rendah, ketidakstabilan ketinggian air dalam bak

destilasi itulah yang berpengaruh besar terjadinya efisiensi yang tinggi.

Gambar 6. Grafik efisiensi aktual rata-rata pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat

destilasi konvensional.

0

100

200

300

400

500

600

700

0

10

20

30

40

50

60


menggunakanpendingin

kaca


pendinginkaca danreflektor





pendinginkaca

ketinggian air1 cm,


pendinginkaca

G w

att/

m2

η a

ktu

al (

%)

alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas konvensional G


42

Pada gambar 6 menunjukan rata-rata efisiensi aktual pada alat destilasi

energi surya menggunakan energy recovery maupun efisiensi aktual alat

destilasi konvensional dengan kelima variasinya. Pada alat destilasi energi

surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan variasi

ketinggian air dalam bak destilator 0,5 dan hanya menggunakan pendingin

kaca menghasilkan efisiensi aktual rata-rata sebesar 41,30 % dengan energi

surya yang datang sebesar 542.44 watt/ Pada alat destilasi konvensional

dengan ketinggian air dalam bak destilator 0,5 menghasilkan efisiensi aktual

lebih rendah dari pada alat destilasi energi surya menggunakan energy

recovery yaitu sebesar 29,44 %. Pada variasi kedua, ketiga, keempat, dan

kelimapun terjadi hal yang sama, dimana efisiensi aktual rata-rata pada alat

destilasi menggunakan energy recovery lebih tinggi dari pada alat destilasi

kovensional. Salah satu faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya efisiensi

aktual dipengaruhi energi surya yang datang. Semakin besar energi surya

yang datang saat pengambilan data, semakin tinggi hasil air yang terdestilasi

sehingga efisiensi aktual semakin tinggi pula. Rata-rata efisiensi aktual alat

destilasi menggunakan energy recovery lebih tinggi dari pada alat destilasi

konvensional dikarenakan debit air hasil destilasi yang dihasilkan oleh alat

destilasi energy recovery lebih banyak dari pada konvensional. Efisiensi

aktual sangat bergantung dari jumlah debit yang dihasilkan.

Pada gambar 6 juga menunjukan rata-rata efisiensi aktual terbesar dari

kelima variasi pada alat destilasi menggunakan energy recovery adalah pada

saat variasi kedua yaitu pada saat variasi ketinggian air dalam bak destilator


43

0.5 cm, tidak menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor.

Variasi tersebut menghasilkan efisiesnsi sebesar 52,19 % dengan energi surya

yang datang sebesar 573,016 watt/ . Paling rendah ditunjukan saat variasi

kelima yaitu sebesar 38,01 % dengan energi surya yang datang sebesar

463,88 watt/ Faktor utama yang mempengaruhi tingginya efisiensi aktual

tersebut adalah energi surya yang datang pada saat dilakukannya penelitian

variasi kedua paling besar dari pada saat variasi lain. Faktor lain adalah

ketinggian air dalam bak destilator dimana dapat dilihat pada variasi kelima

saat ketinggian air 1 cm, efisiensi aktual yang dihasilkan sangatlah rendah.

Pada alat destilasi konvensional yang memiliki variasi ketinggian air

yang sama dari variasi pertama sampai keempat yaitu 0,5 cm dan pada variasi

kelima ketinggian air dalam bak 1 cm. Dapat dilihat pada alat destilasi

konvensional variasi pertama sampai keempat memiliki variasi ketinggian air

yang sama yaitu 0.5 cm namun efisiensi aktual yang dihasilkan berbeda-beda.

Pada saat dilakukan penelitian variasi kedua, energi surya yang datang adalah

paling besar dari pada saat dilakukan penelitian variasi yang lainnya, namun

efisiensi aktual rata-rata yang diperoleh alat destilasi variasi kedua

menunjukan paling rendah dari pada variasi lainnya. Hal ini menunjukan

bahwa bukan hanya faktor energi surya yang datang yang mempengaruhi

efisiensi aktual, tetapi ketinggian air dalam bak dan masalah pada alat

destilasi konvensional itu sendiri yaitu ketidakstabilannya air di dalam bak

destilator itu juga faktor yang mempengaruhi efisisiensi aktual.


44

Gambar 7. Grafik (hasil air yang terdestilasi) dari kelima variasi selama

10 jam pengambilan data pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery metode kapilaritas.

Pada gambar 7 menunjukan hasil air yang diperoleh dari alat destilasi

energi surya menggunakan energy recovery metode kapilaritas. Air yang

terdestilasi pada saat variasi ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan hanya

menggunakan pendingin kaca adalah 3,11 kg dengan rata-rata energi surya

yang datang sebesar 542,44 watt/ . Pada saat variasi ketinggian air dalam

bak 0,5 cm, tanpa menggunakan pendingin kaca dan tanpa menggunakan

reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 4,16 kg dengan rata-rata energi

surya yang datang sebesar 573,01 watt/ Pada saat variasi ketinggian air

dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan reflektor menghasilkan air

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

ma

ssa

(k

g)

variasi

ketinggian air 0,5 cm, menggunakan pendingin kaca

ketinggian air 0,5 cm, tanpa pendingin kaca dan reflektor

ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor

ketinggian air 0,5 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca

ketinggian air 1 cm, menggunakan reflektor dan pendingin kaca


45

destilasi sebesar 3,59 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar

553,08 watt/ Pada variasi selanjutnya yaitu saat ketinggian air dalam bak

0,5 cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor

menghasilkan air destilasi sebesar 2,89 kg dengan rata-rata energi surya yang

datang sebesar 534,27 watt/ dan ketika variasi ketinggian air dalam bak 1

cm, mengguakan pendingin kaca dan menggunakan refektor menghasilkan

air destilasi sebesar 2,44 kg dengan rata-rata energi surya yang datang sebesar

463,88 watt/

Dari kelima variasi yang telah dilakukan penelitian, variasi ketinggian air

dalam bak 0,5 cm tanpa menggunakan pendingin kaca dan tanpa

menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi paling tinggi dari pada

variasi yang lainnya, dikarenakan pada saat variasi kedua dilakukan

penelitian pada saat itu rata-rata energi surya yang datang paling tinggi dari

pada saat variasi yang lainnya dilakukan penelitian. Efisiensi air yang

terdestilasi setiap satu kilogramnya juga menunjukan bahwa variasi kedua

paling tinggi karena setiap satu kilogramnya hanya menggunakan energi

sekitar 24 % dari rata-rata energi surya yang datang.


46

Gambar 8. Grafik perbandingan antara (massa air yang terdestilasi) pada

alat destilasi air energi surya menggunakan energy recovery

metode kapilaritas dengan ( massa air yang terdestilasi) pada

alat destilasi konvensional selama 10 jam pengambilan data.

Pada gambar 8 menunjukan perbandingan hasil air yang diperoleh

selama 10 jam antara alat destilasi menggunakan energy recovery metode

kapilaritas dengan alat destilasi konvensional. Pada alat destilasi

menggunakan energy recovery saat variasi pertama yaitu ketinggian air

dalam bak 0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca, air yang

terdestilasi sebesar 3,11 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional

dengan variasi ketinggian air 0,5 cm menghasilkan air destilasi lebih rendah

yaitu sebesar 2,01 kg. Pada variasi kedua pada alat destilasi menggunakan

energy recovery dengan ketingian air dalam bak 0,5 cm, tidak menggunakan

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5


menggunakanpendingin kaca


pendingin kacadan reflektor





pendingin kaca

ketinggian air 1cm,


pendingin kaca

md (

kg)

alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas konvensional


47

pendingin kaca maupun reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 4,16 kg.

Sedangkan pada alat destilasi konvensional dengan ketinggian air dalam bak

0,5 cm hanya sebesar 2,03 kg. Saat variasi ketiga pada alat destilasi

menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, dan

hanya menggunakan reflektor, menghasilkan air destilasi sebesar 3,59 kg.


0,5 menghasilkan air destilasi sebesar 2,36 kg. Variasi keempat pada alat

destilasi menggunakan energy recovery dengan ketinggian air dalam bak 0,5

cm, menggunakan pendingin kaca dan menggunakan reflektor menghasilkan

air destilasi sebesar 2,89 kg. Sedangkan pada alat destilasi konvensional

dengan ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menghasilkan air destilasi sebesar

2,32 kg. Variasi kelima pada alat destilasi menggunakan energy recovery

dengan ketinggian air dalam bak sebesar 1 cm, menggunakan pendingin kaca

dan menggunakan reflektor menghasilkan air destilasi sebesar 2,44 kg.


1 cm hanya mampu menghasilkan air destilasi sebesar 1,96 kg. Perbandingan

hasil air yang diperoleh selama 10 jam alat bekerja antara alat destilasi

menggunakan energy recovery metode kapilaritas dengan alat destilasi

konvensional dari semua variasi menunjukan bahwa alat destilasi

menggunakan energy recovery menghasilkan air destilasi lebih tinggi dari

pada alat destilasi konvensional.


48

Gambar 9. Grafik perbandingan antara massa uap air destilasi ( ) dengan

massa air yang terdestilasi (

Pada gambar 9 menunjukan perbandingan antara masa uap air destilasi

dengan massa air yang terdestilasi pada alat destilasi air energi surya

menggunakan energy recovery. Variasi pertama saat ketinggian air dalam bak

0,5 cm dan hanya menggunakan pendingin kaca, masa uap air yang

dihasilkan sebesar 1,94

⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar

3,11 kg. Pada variasi kedua saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm, tidak

menggunakan pendingin kaca dan tidak menggunakan reflektor, masa uap air

yang dihasilkan sebesar 4,25

⁄ dan massa air yang terdestilasi

sebesar 4,16 kg. Pada variasi ketiga saat ketinggian air dalam bak 0,5 cm dan

hanya menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 2,68

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5


menggunakanpendingin kaca


pendingin kacadan reflektor





pendingin kaca

ketinggian air 1cm,


pendingin kaca

mas

sa (

kg)

masa uap air destilasi masa air destilasi


49

⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar 3,59 kg. Variasi keempat

memiliki ketinggian air dalam bak 0,5 cm, menggunakan pendinggin kaca

dan menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 1,36

⁄ dan massa air yang terdestilasi sebesar 2,89 kg. Pada variasi

kelima dengan ketinggian air dalam bak 1 cm, menggunakan pendingin kaca

dan menggunakan reflektor, massa uap air yang dihasilkan sebesar 0,78

⁄ dan massa air hasil destilasi sebesar 2,44 kg.

Gambar 10. Letak , dan

pada alat destilasi air menggunakan energy

recovery metode kapilaritas. (Gusti I Ketut Puja, 2014)

Dari semua variasi yang telah dilakukan penelitian, menunjukan bahwa

semua variasi (kecuali variasi kedua) menghasilkan massa air hasil destilasi

( lebih besar dari pada masa uap air ( ). Hal ini disebabkan jumlah

massa uap air pada bagian energy recovery tidak diketahui (Gambar 10).


50

Sehingga massa uap air yang ada pada tabel 1 sampai tabel 5 dan pada

gambar 9 hanya menunjukan jumlah masa uap air pada destilator ditambah

dengan massa uap air pada kondensor pasif.


51

51

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Telah berhasil dibuat alat destilasi air energi surya menggunakan energy

recovery metode kapilaritas dan alat destilasi air energi surya

konvensional serta melakukan penelitian pada alat tersebut.

2. Penelitian ini memiliki dua variasi ketinggian dalam bak destilator yaitu

0,5 cm dan 1 cm. Ketinggian air dalam bak destilator sangatlah

berpengaruh terhadap air yang dihasilkan. Ketinggian air 0,5 cm

menghasilkan air destilasi lebih banyak dari pada ketinggian air dalam

bak 1 cm.

3. Penambahan variasi pendingin kaca dan reflektor sangatlah berpengaruh

terhadap air yang dihasilkan, namun air yang dihasilkan lebih sedikit

dibandingkan dengan saat tidak menggunakan pendingin kaca maupun

reflektor. Hal ini terjadi karena energi surya yang datang saat dilakukan

pengambilan data dengan variasi tidak menggunakan pendingin kaca dan

reflektor lebih tinggi dibandingkan saat menggunakan pendingin kaca

maupun reflektor.

4. Efisiensi yang pada alat destilasi menggunakan energy recovery metode

kapilaritas menghasilkan rata rata efisiensi aktual lebih tinggi

dibandingkan efisiensi teoritis, sedangkan pada alat destilasi konvensional

menghasilkan efisiensi teoritis lebih tinggi dari pada efisiensi aktual.


52

5.2 Saran

1. Pada penelitian lebih lanjut diharapkan mampu membuat jenis alat

destilasi dengan variasi yang berbeda dan berfungsi dengan baik tanpa

mengalami masalah.

2. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan sensor yang digunakan lebih

baik, terutama sensor etape (pengukur hasil masa air terdestilasi) jika

terkena panas berlebih tidak mengalami masalah.

3. Pada penelitian lebih lanjut, jika meneliti jenis alat yang sama diharapkan

semua temperatur yang diperlukan dalam perhitungan diketahui.


53

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed, H.M., (2012), Experimental Investigations of Solar Stills Connected to

External Passive Condensers, Journal of Advanced Science and Engineering

Research, 2, pp 1-11

Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya, Jakarta : Pradnaya

Paramita..

Boukar M., Harmim A., (2006), Design Parameters And Preliminary

Experimental Investigation Of An Indirect Vertical Solar Still, Desalination

Vol. 203, pp 444-454

El-Bahi, A.; Inan, D., (1999), Analysis of a parallel double glass solar still with

separate condenser, Renewable Energy, 17, 4, pp 509–521

El-Bahi, A. Inan, D., (1999), A Solar Still With Minimum Inclination, Coupled To

An Outside Condenser, Desalination Vol. 123, pp 79-83

Fath, H.E.S.; Samy M. Elsherbiny, S.M., (1993), Effect of adding a passive

condenser on solar still performance, Energy Conversion and Management,

34, 1, pp 63–72

Fath, H.E.S; Elsherbiny, S.M.,; Ghazy, A. (2004), A Naturally Circulated

Humidifying/Dehumidifying Solar Still With A Built-In Passive Condenser,

Desalination, 169, pp 129–149

Kalbasi, R., esfahani, M.,N., (2010), Multi-Effect Passive Desalination System, An

Experimental Approach, World Applied Sciences Journal, Vol. 10,10, pp

1264-1271

Kunze, H. H.,(2001), A New Approach To Solar Desalination For Small- And

Medium-Size Use In Remote Areas, Desalination, 139, pp 35–41

Madhlopa, A., Johnstone, C., (2009), Numerical Study Of A Passive Solar Still

With Separate Condenser, Renewable Energy, Vol. 34, pp 1668-1677

Tanaka, H., nakatake, Y., (2004), A Vertikal Multiple-Effect Diffusion-Type Solar

Still Coupled With A Heat-Pipe Solar Collector, Desalination Vol. 160, pp

195-205

Tanaka, H., Nakatake, Y., (2005), Factors Influencing The Productivity Of A

Multiple-Effect Diffusion-Type Solar Still Coupled With A Flat Plate

Reflector, Desalination Vol. 186, pp 299-310


54

LAMPIRAN

Lampiran 1

Tabel L.1 Sifat Air dan Uap Jenuh

Temperatur (oC) Tekanan Parsial (Pa) Hfg (kJ/kg)

0.01 0.006112 2500.8

1 0.006566 2498.3

2 0.007054 2495.9

3 0.007575 2493.6

4 0.008129 2491.3

5 0.008719 2488.9

6 0.009346 2486.6

7 0.01001 2484.3

8 0.01072 2481.9

9 0.01147 2479.6

10 0.01227 2477.2

11 0.01297 2474.9

12 0.01401 2472.5

13 0.01497 2470.2

14 0.01597 2467.8

15 0.01704 2465.5

16 0.01817 2463.1

17 0.01938 2460.8

18 0.02063 2458.4

19 0.02196 2456

20 0.02337 2453.7

21 0.02486 2451.4

22 0.02642 2449

23 0.02808 2446.6

24 0.02982 2444.2

25 0.03166 2441.8

26 0.0336 2439.5

27 0.03564 2437.2

28 0.03778 2434.8

29 0.04004 2432.4

30 0.04242 2430

32 0.04754 2425.3


55

34 0.05318 2420.5

36 0.0594 2415.8

38 0.06624 2411

40 0.07375 2406.2

42 0.08198 2401.4

44 0.091 2396.6

46 0.1009 2391.8

48 0.1116 2387

50 0.1233 2382.1

55 0.1574 2370.1

60 0.1992 2357.9

65 0.2501 2345.7

70 0.3116 2333.3

75 0.3855 2320.8

80 0.4736 2308.3

85 0.578 2295.6

90 0.7011 2282.8

95 0.8453 2269.8

100 1.01325 2256.7

Dari Wiranto Arismunandar, Teknologi Rekayasa Surya (Jakarta, 1995)


56

Lampiran 2

Gambar L.1 Alat destilasi Konvensional

Gambar L.2 Alat destilasi menggunakan energy recovery metode kapilaritas


57

Gambar L.3 Alat destilasi bagian energy recovery dan kapilaritas kain

Gambar L.4 Air pendingin kaca


58

Gambar L.5 Penampung air terkontaminasi

Gambar L.6 Penunjuk ketingian air dalam bak


59

Gambar L.7 Penampung air hasil destilasi

Gambar L.8 Sensor yang digunakan


60

Gambar L.9 Sensor yang digunakan


PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA ... fileKAPILARITAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk...

Documents

Transcript of PENINGKATAN EFISIENSI DESTILASI AIR ENERGI SURYA ... fileKAPILARITAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk...