EFEK PENGAPUNG KAIN PADA EFISIENSI DISTILASI AIR...

EFEK PENGAPUNG KAIN PADA EFISIENSI DISTILASI

AIR ENERGI SURYA JENIS BERSEKAT

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian presyara tan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Disusun Oleh :

ANTANASIUS TRI SULISTIYO

NIM: 165214042

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FLOATING WICK EFFECT ON EFFICIENCY OF

PARTITION TYPE SOLAR STILL

FINAL PROJECT

As partial fullfilment of requirement

To obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By :

ANTANASIUS TRI SULISTIYO

STUDENT NUMBER : 165214042

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


vii

ABSTRAK

Kebutuhan terhadap air minum terus meningkat setiap harinya. Namun sumber air

yang ada terkadang mengandung zat-zat yang berbahaya sehingga tidak layak

untuk dikonsumsi. Diperlukan alat yang dapat menjernihkan air yang

terkontaminasi. Alat distilasi air energi surya merupakan salah satu alternatif

untuk memperoleh air minum dari air yang terkontaminasi. Distilasi jenis bak dan

jenis absorber kain adalah alat distilasi yang sederhana, namun masih memiliki

nilai efisiensi yang rendah. Rendahnya efisiensi distilasi jenis ini disebabkan

karena proses penguapan yang lambat. Penelitian ini menggunakan alat distilasi

air energi surya jenis absorber kain bersekat. Ini merupakan penggabungan dari

kedua alat distilasi jenis bak dan jenis kain. Penelitian dilakukan secara

eksperimental dengan skala laboratorium, panas matahari digantikan dengan

lampu pemanas. Variasi penelitian yang dilakukan adalah luas kain sebagai

absorber, jenis absorber, dan jumlah massa air. Variasi pertama memvariasikan

luas absorber kain, dengan luas 0 m2 (tanpa pengapung), 0,12 m

2 (3 pengapung),

dan 0,24 m2 (6 pengapung). Variasi kedua menggunakan jenis absorber kayu

dengan ketebalan 0,8 cm, 2,8 cm, dan jenis absorber kayu tebal 0,8 cm dengan

plat aluminium. Variasi ketiga membandingkan jumlah massa air pada tiap sekat

sebanyak 250 gram dan 520 gram . Hasil terbaik diperoleh pada variasi luas

absorber 0,24m2 dengan hasil sebanyak 0,48 l/(jam.m

2)dengan efisiensi sebesar

77%. Pada variasi jenis absorber hasil terbaik diperoleh pada variasi jenis

absorber kayu dengan ketebalan 0,8 cm sebesar 0,48 l/(jam.m2) dan efisiensi 77%.

Pada variasi volume air, jumlah massa air menunjukan nilai terbaik baik pada

konvensional maupun distilasi yang divariasikan dengan 6 pengapung. Hasil pada

distilasi sebanyak 0,42 l/(jam.m2) dengan efisiensi sebesar 67 % dan 0,48

l/(jam.m2) dengan nilai efisiensi sebesar 77%.

Kata Kunci : distilasi, efisiensi, absorber kain, jumlah massa air.


viii

ABSTRACT

The need for drinking water continues to increase every day. However, existing

water sources sometimes contain substances that are dangerous so it is not suitable

for consumption. Tools that can purify contaminated water are needed. Solar

energy water distillation is an alternative to get drinking water from contaminated

water. The tub type distillation and the fabric absorber type are simple distillation

devices, but still have low efficiency values. The low efficiency of this type of

distillation is due to the slow evaporation process. This research uses a solar

energy absorber type distillation device. This is a combination of both the tub type

and fabric type distillation devices. The study was carried out experimentally with

a laboratory scale, solar heat replaced by heating lamps. Variations of research

conducted are the area of the fabric as an absorber, type of absorber, and the

amount of mass of water. The first variation varies the area of the fabric absorber,

with an area of 0 m2 (without float), 0.12 m2 (3 floats), and 0.24 m2 (6 floats).

The second variation uses a type of wood absorber with a thickness of 0.8 cm, 2.8

cm, and a type of wood absorber with a thickness of 0.8 cm with an aluminum

plate. The third variation compares the mass of water in each bulkhead of 250

grams and 520 grams. The best results were obtained in the variation of 0.24m2

absorber area with a yield of 0,48 l/(hour.m2) with an efficiency of 77%. In the

variation of absorber types the best results were obtained in variations in the type

of wood absorber with a thickness of 0.8 cm by 0,48 l/(hour.m2) and an efficiency

of 77%. In the variation of water volume, the amount of water mass shows the

best value in both conventional and distillation which is varied with 6 floats. The

results of distillation were 0,48 l/(hour.m2) with an efficiency of 67% and 0,48

l/(hour.m2) with an efficiency value of 77%.

Keyword : distillation, efficiency, evaporation, fabric absorber, amount of water

mass


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

berkat dan karunia yang telah dilimpahkan-Nya kepada penulis sehingga penulis

dapat menyelsaikan skripsi ini dengan baik dan tepat pada waktunya.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Univertas Sanata

Dharma, untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin.

Penulisan Skripsi ini dapat berjalan baik tidak lain juga karena berkat,

bimbingan, nasihat, motivasi, dan doa yan diberikan oleh banyak pihak kepada

penulis. Oleh karena itu, dengan segala hormat dan kerendahan hati, penulis

mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada :

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

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

3. Ir. F. A. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing skripsi.

4. Wibowo Kusbandono S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Ir. Rines, M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi, Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

7. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta atas kerjasama diberikan kepada penulis selama

menempuh perkuliahan.

8. Kedua orang tua penulis, Paulus Semi dan Cicilia Sri Suharni yang telah

memberi bantuan semangat, motivasi dan doa kepada penulis.

9. Anik Yulianik dan Viknensia Dina Pranatalia, selaku kakak penulis yang telah

memberi bantuan semangat, motivasi dan doa kepada penulis.

10. Teman- teman seperjuangan tugas akhir energi surya yang telah berjuang

Bersama hingga akhir.


xi

DAFTAR ISI

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

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

LEMBAR PERSETUJUAN. ............................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN. ................................................................................ iv

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

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

ABSTRAK………. .............................................................................................. vii

ABSTRACT..….. ................................................................................................ viii

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

DAFTAR ISI……. ................................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR. ......................................................................................... xiii

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

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

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

1.2 Identifikasi Masalah. .............................................................................. 2

1.3 Rumusan Masalah. ................................................................................. 2

1.4 Batasan Masalah. .................................................................................... 3

1.5 Tujuan Penelitian. ................................................................................... 3

1.6 Manfaat Penelitian. ................................................................................. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan. ......................................................... 4

2.2 Landasan Teori. ...................................................................................... 5

2.3 Kerangka Penelitian. ............................................................................... 9

2.4 Hipotesis. .............................................................................................. 10

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 11

3.1 Skema dan Spesifikasi Alat. ................................................................. 11

3.2 Parameter yang Divariasikan. ............................................................... 12

3.3 Langkah Analisis. ................................................................................. 13


xii

3.4 Variabel yang Diukur. .......................................................................... 13

3.5 Peralatan Pendukung Pengambilan Data. ............................................. 14

3.6 Langkah penelitian. .............................................................................. 14

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 16

4.1 Data Penelitian. ..................................................................................... 16

4.2 Hasil Perhitungan. ................................................................................ 20

4.3 Pembahasan .......................................................................................... 24

4.3.1 Efek Luas Absorber Kain Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi. ... 24

4.3.2 Efek Jenis Absorber Terhadap Unjuk Kerja Alat distilasi. ............ 30

4.3.1 Efek Jumlah Massa Air Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi. ...... 36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 43

5.1 Keimpulan. ........................................................................................... 43

5.2 Saran…... .............................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 44

LAMPIRAN……. ................................................................................................ 46

Lampiran 1 Foto Alat Penelitian. ..................................................................... 46

Lampiran 2 Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh. ..................................................... 47

Lampiran 3 Tabel Sifat Air (Cair Jenuh). ......................................................... 48


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat distilasi air energi surya jenis bak. ..................................... 5

Gambar 2.2 Aat distilasi air energi surya jenis absorber kain. ..................... 6

Gambar 2.3 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat. ............. 9

Gambar 2.4 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat

dengan variasi pengapung. ....................................................... 10

Gambar 3.1 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain

bersekat. ................................................................................... 11

Gambar 3.2 Skema pengapung kain. ........................................................... 12

Gambar 4.1 Efisiensi air distilasi variasi luas absorber. ............................. 24

Gambar 4.2 Hasil air distilasi variasi luas absorber. ................................... 25

Gambar 4.3 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi luas

absorber. .................................................................................. 27

Gambar 4.4 Temperatur absorber pada variasi luas absorber. ................... 28

Gambar 4.5 Temperatur kaca pada variasi luas absorber. .......................... 28

Gambar 4.6 Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi luas

absorber. .................................................................................. 29

Gambar 4.7 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi luas absorber. .................. 30

Gambar 4.8 Efisiensi air distilasi Variasi Jenis Absorber. ......................... 31

Gambar 4.9 Hasil air distilasi Variasi Jenis Absorber. ............................... 32

Gambar 4.10 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada Variasi Jenis

Absorber................................................................................... 33

Gambar 4.11 Temperatur absorber pada Variasi Jenis Absorber. ............... 34

Gambar 4.12 Nilai energi penguapan rata-rata pada Variasi Jenis

Absorber................................................................................... 35

Gambar 4.13 Nilai qkonveksi rata-rata pada Variasi Jenis Absorber. .............. 36

Gambar 4.14 Efisiensi air distilasi variasi jumlah massa air. ........................ 37

Gambar 4.15 Hasil air distilasi variasi jumlah massa air............................... 38

Gambar 4.16 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi Jumlah

massa air. ................................................................................. 39

Gambar 4.17 Temperatur absorber pada variasi Jumlah massa air. .............. 40

Gambar 4.18 Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi Jumlah

massa air. ................................................................................. 41

Gambar 4.19 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi Jumlah massa air. ............. 41


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung)

dengan massa air 250 gram. ......................................................... 16

Tabel 4.2 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung)

massa air 520 gram. ...................................................................... 17

Tabel 4.3 Data penelitian variasi 3 pengapung dengan

massa air 250 ml. .......................................................................... 17

Tabel 4.4 Data penelitian variasi 6 pengapung dengan

massa air 520 gram. ...................................................................... 18

Tabel 4.5 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan

plat aluminium dengan massa air 250 gram. ................................ 18

Tabel 4.6 Data penelitian variasi 6 pengapung dan variasi jenis

kayu tebal 0,8 cm dengan jumlah massa air 250 gram. ................ 19

Tabel 4.7 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan

jumlah massa air 250 gram. .......................................................... 19

Tabel 4.8 Hasil perhitungan distilasi konvensional massa

air 250 gram. ................................................................................ 20

Tabel 4.9 Hasil perhitungan distilasi konvensional massa

air 520 gram. ................................................................................ 20

Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi 3 pengapung dengan

massa air 250 gram. ...................................................................... 21

Tabel 4.11 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dengan

massa air 520 gram. ...................................................................... 21

Tabel 4.12 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan

plat aluminium dengan massa air 250 gram. ............................... 22

Tabel 4.13 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dan variasi jenis

kayu tebal 0,8 cm dengan massa air 250 gram. ............................ 22

Tabel 4.14 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan

massa air 250 gram. ...................................................................... 23


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan hal yang paling penting bagi kehidupan saat ini. Setiap hari

kita membutuhkan air bersih untuk minum, memasak, mandi, mencuci dan

sebagainya. Menurut Sekretaris Jenderal PBB Antonio Guterres (2017)

mengangkat isu tentang air bersih dihadapan para anggota Dewan keamanan PBB,

menyebutan pada tahun 2050 permintaan terhadap air bersih diproyeksikan

meningkat sebanyak lebih dari 40%. Dijelaskan bahwa saat itu, setidaknya

seperempat populasi dunia akan hidup di negara-negara dengan krisis air bersih

yang sangat kronis.

Air bersih membuat kita terhindar dari berbagai penyakit. Namun air yang

ada seringkali tidak layak untuk konsumsi karena air tersebut sudah

terkontaminasi zat-zat yang berbahaya jika dikonsumsi secara langsung. Untuk

menghilangkat zat-zat tersebut perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Salah

satu solusi yang ada yaitu dengan distilasi air energi surya.

Distilasi air energi surya ini cocok diterapkan di Indonesia karena memiliki

iklim tropis dengan potensi energi surya yang besar. Distilasi air energi surya

adalah alat yang pada dasarnya memiliki prinsip kerja penguapan dan

pengembunan. Distilasi sendiri seperti alat penyuling biasanya yaitu memisahkan

air dengan kotoran yang ada, sehingga air yang dihasilkan menjadi layak untuk

dikonsumsi. Distilasi air energi surya umumnya terdiri dari bak distilasi dengan

kaca transparan yang berfungsi sebagai tempat masuknya energi surya sekaligus

tempat pengembunan uap air. Proses penguapan dan pengembunan terjadi di satu

tempat yaitu di bak distilasi. Pada prakteknya distilasi air energi surya masih

memiliki masalah yaitu masih rendahnya efisiensi yang dihasilkan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi alat distilasi air energi surya

diantaranya efektifitas penguapan, jumlah massa air yang dipanasi pada suatu saat

dan faktor luar lainnya adalah jumlah massa air di sekitar absorber. Melihat faktor


2

tersebut dibuatlah alat distilasi yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi

distilasi air energi surya.

Distilais air energi surya jenis absorber kain bersekat adalah salah satu jenis

distilasi yang ada, namun efisiensi yang dihasilkan jenis ini masih rendah.

Efisiensi yang rendah ini terjadi akibat jumlah massa air yang cukup banyak pada

saat pemanasan, hal tersebut mengakibatkan proses penguapan menjadi lambat.

Maka pada penelitian ini akan ditambahkan pengapung kain yang akan membantu

proses penguapan distilasi energi surya. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan

proses penguapan. Penguapan tersebut meningkat karena jumlah massa air yang

dipanasi pada satu saat sedikit. Dalam penelitian ini juga menggunakan variasi

jenis absorber untuk memaksimalkan efisiensi distilasi energi surya.

1.2 Identifikasi Masalah

Dijelaskan pada latar belakang bahwa efisiensi distilasi masih rendah, salah

satu faktor yang mempengaruhi adalah jumlah massa air pada distilasi kain

bersekat terlalu besar. Ini berdampak pada proses penguapan. Penguapan

merupakan salah satu proses dari distilasi energi surya. Pada penelitian ini akan

digunakan pengapung kain untuk membantu proses penguapan. Penggunaan

pengapung menyebabkan jumlah massa air yang dipanasi pada suatu saat menjadi

lebih sedikit.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah, perumusan masalah pada penelitian ini

adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana efek luas absorber terhadap efisiensi distilasi?

2. Bagaimana efek jenis absorber kain terhadap efisiensi distilasi?

3. Bagaimana efek jumlah massa air tiap sekat pada absorber terhadap

efisiensi distilasi?


3

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah :

1. Pengambilan data dilakukan selama 2 jam menggunakan lampu pemanas

dan dilakukan di dalam ruangan. Energi panas yang diterima absorber dari

lampu pemanas diasumsikan merata dan konstan.

2. Temperatur absorber, dan kaca diasumsikan merata.

3. Pengapung kayu dan plat aluminium diselimuti kain.

4. Luasan alat distilasi air jenis absorber kain bersekat adalah 0,40 m2,

terbuat dari multipleks dengan tebal 12 mm, terdapat 6 buah sekat.

1.5 Tujuan Penelitian

1. Menganalisis efek luas absorber terhadap efisiensi distilasi.

2. Menganalisis efek jenis absorber kain terhadap efisiensi distilasi.

3. Menganalisis efek jumlah massa air absorber terhadap efisiensi distilasi.

1.6 Manfaat Penelitian

1. Didapatkan alat distilasi air jenis absorber kain bersekat yang dapat

dikembangkan agar dapat diterapkan pada masyarakat.

2. Berkontribusi dalam kasanah ilmu pengetahuan terutama tentang penjernih

air tenaga surya, yang dapat ditempatkan di Perpustakaan atau

dipublikasaikan pada kalayak ramai.


4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Salah satu penelitian yang pernah dilakukan yaitu menggunakan multi

lereng kaca dan bak absorber terbuat dari kaca transparan. Lereng kaca

dihadapkan ke arah barat dan timur. Pengambilan data ini juga membandingkan

antara variasi pengapung kain goni dan kain katun, kain digantung sehingga hanya

bagian ujung yang menyentuh air. (Piyush, dkk, 2017). Pada penelitian tersebut,

variasi dengan pengapung kain katun memperoleh hasil paling baik dengan hasil

air distilasi sebanyak 9012 ml / hari atau 4,5 kg/m2

dengan efisiensi sebesar 23%.

Penelitian selanjutnya masih secara teoritis dengan memvariasikan distilasi

bak energi surya dengan variasi lereng ganda. Lereng kaca diarahkan ke utara dan

selatan untuk memperoleh energi surya yang maksimal setiap harinya. Penelitian

ini juga membandingkan variasi 6 jenis pengapung absorber yaitu, kain perca,

katun hitam, aluminium, spons, kain goni, dan potongan sabut. (Kalidasa

Murugavel dan K. Srithar, 2010). Pada hasil melalui perhitungan secara teoritis,

kain katun hitam akan memiliki efisiensi yang paling baik.

Penelitian lainnya yaitu distilasi air energi surya jenis bak dengan

menggunakan kain katun hitam berisi pasir, pasir tersebut akan berfungsi sebagai

penyimpan panas ketika distilasi tidak mendapat energi surya. Pengambilan data

juga membandingkan volume air pada bak distilasi sebanyak 30 kg dan 40 kg.

Hasil penelitian tersebut memberikan hasil efisiensi sebesar 28,96% dan 31,31%

untuk masing-masing volume air. (Dumka, dkk, 2019).

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi efisiensi distilasi air energi surya

diantaranya, material absorber ini dapat berpengaruh terhadap temperatur dan

hasil yang dicapai (Mohan, dkk, 2017). Kemiringan kaca pada alat distilasi juga

merupakan faktor penting (Grag dan Mann, 1977). Dilihat dari penelitian yang

ada banyak penelitian menggunakan variasi pengapung kain. Hal tersebut

bertujuan agar nilai kapilaritas membantu menaikkan air kebagian yang terkena

panas. umumnya bagian yang terkena panas ini, dapat menguap lebih cepat karena


5

menampung massa air yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan massa air

yang tertampung di dalam bak distilasi.

2.2 Landasan Teori

Distilasi adalah teknologi penyulingan air untuk mendapatkan air tawar dari

air kotor atau dari air laut (Linsley dan Franzini, 1995). Distilasi merupakan

metode untuk memenuhi kebutuhan manusia akan air bersih yang layak konsumsi

(Velmurugan & Srithar, 2007). Distilasi sendiri merupakan solusi alternatif yang

ramah lingkungan dan memanfaatkan energi yang tidak akan habis yaitu energi

surya.

Alat distilasi air energi surya merupakan salah satu cara untuk memenuhi

kebutuhan masyarakat akan air bersih terutama untuk daerah-daerah terpencil.

Prinsip kerja sederhana dari distilasi air energi surya (Gambar 2.1). Air kotor

diletakan pada bak absorber di bawah kaca tembus pandang pada jarak tertentu.

Energi surya akan menembus kaca dan memanasi air. Air yang terpanasi akan

menguap dan menggembun pada kaca. Embun akan mengalir ke bak

penampungan hasil air distilasi.

Gambar 2.1 Alat distilasi air energi surya jenis bak

Distilasi air energi surya jenis bak (Gambar 2.1), dan distilasi air energi

surya jenis absorber kain (Gambar 2.2). Kedua jenis distilasi ini merupakan jenis


6

distilasi air energi surya yang sering digunakan untuk memperoleh air yang layak

konsumsi dari air yang terkontaminasi. Pada alat distilasi air energi surya jenis

bak tidak diperlukan pengaturan laju aliran air masukan. Kelemahan dari jenis bak

ini adalah kontruksi dinding yang tinggi, dan absorber dalam posisi yang tidak

sejajar dengan penutup kaca. Kondisi ini dapat menimbulkan efek bayangan pada

rentang waktu tertentu, sehingga luas permukaan yang terpapar energi surya akan

berkurang (Sodha et al., 1981). Keunggulan pada alat distilasi air energi surya

jenis absorber kain kontruksi dinding yang rendah, dan posisi absorber yang

sejajar dengan kemiringan kaca penutup. Hal tersebut dapat meminimalisir

kerugian yang ditimbulkan oleh bayangan selama waktu pemanasan. Menurut

Bhattacharyya, 2017. Alat distilasi jenis absorber kain lebih efektif dibandingkan

jenis bak. Hal ini disebabkan jumlah massa air per satuan luas absorber jauh lebih

rendah dibandingkan jenis bak.

Gambar 2.2 Alat distilasi air energi surya jenis absorber kain

Penguapan dan pengembunan merupakan faktor penting dari distilasi air

energi surya. Penguapan merupakan perpindahan panas dan massa yang terjadi

karena ikatan molekul permukaan air yang melemah akan terlepas ke lingkungan.

Sedangkan pengembunan adalah perubahan fase dari uap air menjadi embun


7

(kondensat). Pada alat distilasi, masalah yang sering muncul yaitu rendahnya

penguapan dan pengembunan yang terjadi. Untuk meningkatkan keduanya perlu

dilakukan modifikasi pada alat distilasi. Pengembunan dapat ditingkatkan dengan

menurunkan temperatur kaca. Penurunan temperatur kaca dapat dilakukan

menggunakan air atau udara. Untuk meningkatkan penguapan, dapat dilakukan

dengan menaikan temperatur fluida cair, dan memperluas luasan permukaan

fluida cair.

Pada alat distilasi, absorber kain dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan

proses penguapan. Kain absorber menggunakan bahan yang mudah menyerap air

dan merambatkan air seperti pipa kapiler keseluruh bagian kain. Kapilaritas

adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair melalui celah sempit ketika

dimasukkan sebagian ke dalam zat cair ( Anonim, 2016). Prinsip dari kapilaritas

sendiri zat cair naik ke pipa kapiler, dikarenakan adanya tegangan permukaan

pada dinding-dinding pipa yang bekerja kearah atas. Selain sifat kapilaritas ada

sifat lainnya yang harus dimiliki oleh absorber yaitu absorptivitas. Absorptivitas

merupakan kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi panas. Untuk

memperbesar absortivitas, absorber diberi warna hitam. Warna hitam memiliki

nilai absortivitas sebesar 0,97 (Cengel, 2000). Dengan melkukan modifikasi pada

absorber kain diharapkan dapat meningkatkan laju penguapan.

Efisiensi alat distilasi (η) merupakan perbandingan antara jumlah energi

panas yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi panas

yang datang selama waktu pemanasan (Arismunandar, 1995).

η

(1)

dengan m adalah hasil air distilasi (kg), hfg adalah panas laten air (kJ/kg), AC

adalah luasan alat distilasi (m2), G adalah energi panas yang datang (W/m

2) dan dt

adalah waktu selama pemanasan (detik).

Adanya energi panas yang hilang melalui sisi absorber. Maka

keseimbangan energi pada air (Jansen, 1985) menghasilkan :

qtot = quap + qkonv + qrad

(W/m2)

(2)


8

Sebagian energi panas dari absorber akan dipindahkan ke kaca dengan cara

konveksi, radiasi, dan penguapan. Proses perpindahan secara konveksi dapat

dihitung dengan persamaan (Arismunandar, 1995).

(

)

(W/m2) (3)

dengan Ta adalah temperatur absorber (K), Tc adalah temperatur kaca (K), Pw, dan

Pc adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air, dan kaca (N/m2). Sementara

itu, energi radiasi dari kaca ke lingkungan dihitung dengan persamaan :

(

) (W/m2) (4)

dengan adalah konstanta Stefan Boltzmann (5,67 x 10-8 W/(m2.K4)), adalah

nilai emisivitas air (0,96). Energi untuk penguapan (quap) dapat dihitung dengan

persamaan :

( )

( ) (W/m2) (5)

Hasil air distilasi dapat dihitung berdasarkan nilai yang diperoleh dari energi

penguapan (quap). Laju distilasi (muap) dapat dicari dengan hubungan :

(kg/s) (6)

Energi yang digunakan selama proses pemanasan (qc) dapat dihitung

menggunakan persamaan (7) :

(kJ/s) (7)

dengan mc adalah laju aliran massa air (kg/s), Cp adalah kalor spesifik air pada

tekanan konstan (kJ/kg°C), dan ΔT merupakan selisih temperatur air sebelum

pemanasan dengan setelah pemanasan (°C).


9

2.3 Kerangka Penelitian

Alat distilasi yang digunakan pada penelitian ini adalah distilasi air energi

surya jenis absorber kain bersekat. Alat distilasi ini memadukan antara alat

distilasi jensi bak, dan jenis absorber kain. Ditambahkannya sekat agar air yang

tertampung pada sekat terpanasi secara optimal. Untuk memperoleh efisiensi, dan

hasil terbaik dari penelitian distilasi jenis absorber kain bersekat, divariasikan

pada luas absorber. Air yang diserap kain menyebabkan jumlah massa air per

satuan luas absorber menjadi kecil. Hal tersebut akan meningkatkan efisiensi dari

alat distilasi.

Selain faktor luas absorber, jenis absorber yang digunakan akan

mempengaruhi efisiensi yang dihasilkan. Penelitian ini menggunakan absorber

dengan sifat kapilaritas dan absorptivitas yang lebih baik. sehingga meningkatkan

keefektifitasan pada proses penguapan.

Gambar 2.3 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat


10

Gambar 2.4 Distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat dengan variasi

pengapung

Faktor lainnya yaitu jumlah massa air pada tiap sekat. Gambar 2.3

menggabarkan jumlah massa air yang dipanaskan memiliki massa air yang besar,

sehingga membutuh waktu yang cukup lama untuk memanaskan air yang

tertampung pada tiap sekat. Gambar 2.4 menggambarkan massa air yang ada pada

tiap sekat dengan massa air yang tertampung pada pengapung berkain.

2.4 Hipotesis

1. Semakin luas absorber kain yang digunakan akan meningkatkan efisiensi

distilasi.

2. Sifat kapilaritas dan absorptivitas mempengaruhi penguapan.

3. Jumlah massa air di sekitar kain berpengaruh terhadap efisiensi distilasi

air.


11

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema dan Spesifikasi Alat

Alat yang digunakan pada penelitian ini merupakan distilasi air energi surya

jenis absorber kain bersekat. Distilasi pada penelitian ini terbuat dari multipleks,

dengan ukuran 73 cm x 55 cm dan ketebalan 3,6 cm. Absorber terbuat dari

aluminium dengan ukuran 69 cm x 51 cm. pada plat aluminium dilapisi karet

hitam dengan ketebalan 3 mm yang berfungsi sebagai isolator. Dinding absorber

terbuat dari multipeks setebal 3 cm, pada bagian dalam, dan luar dinding dilapisi

karet hitam setebal 3 mm. sekat terbuat dari plat aluminium yang dibentuk siku-

siku sejumlah 6 buah. Sekat ditempatkan pada absorber dengan jarak antarsekat

yaitu 11,6 cm, dan tinggi sekat 2,5 cm. Kaca transparan memiiki ketebalan 3 mm.

Gambar 3.1 Skema alat distilasi air energi surya jenis absorber kain bersekat


12

Model distilasi yang digunakan pada penelitian ini (Gambar 3.1) terdiri

dari : (1) kaca, (2) saluran air masuk, (3) lampu, (4) kerangka pendukung, (5)

sekat, (6) absorber, dan (7) penampung air hasil.

Gambar 3.2. Skema pengapung kain

Penelitian ini menggunakan pengapung kain sebagai variasinya (Gambar

3.2). Ukuran pengapung yang digunakan adalah 50 cm x 8 cm. Jenis absorber

kain yang divariasikan adalah jenis absorber kayu dengan ketebalan 0,8 cm, 2,8

cm, dan jenis absorber kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium. Jumlah massa

air yang dipanasi pada suatu saat dipresentasikan dengan memvariasikan luas

absorber kain, konvensional memanasi air sebesar 0 gram (tanpa pengapung),

0,12 m2 memanasi air sebesar 140 gram (3 pengapung), dan 0,24 m

2 memanasi air

sebesar 280 gram (6 pengapung).

Pengambilan data dilakukan di dalam ruangan dengan bantuan lampu

pemanas. Daya lampu sebesar 375 W dan lampu dipasang sebanyak 6 buah.

Lampu diposisikan 50 cm di atas penutup kaca dengan dipasang pada rangka besi

yang diposisikan sejajar dengan kemiringan absorber.

3.2 Parameter yang divariasikan

Pada penelitian ini terdapat beberapa parameter yang akan divariasikan,

diantaranya sebagai berikut:

1. Variasi luas absorber kain (konvensional atau tanpa pengapung, 0,12 m2

atau 3 pengapung, 0,24 m2.atau 6 pengapung)


13

2. Variasi jenis absorber kain (pengapung kayu tebal 0,8 cm, pengapung

kayu tebal 2,8 cm dan pengapung kayu tebal 0,8 cm dengan plat

aluminium).

3. Variasi jumlah massa air yang tertampung pada tiap sekat 250 gram (250

ml) dan 520 gram (520 ml).

3.3 Langkah Analisis

Penelitian ini akan menganalisis efek variasi luas absorber kain, variasi

jenis absorber kain dan variasi jumlah massa air. Secara rinci, analisis yang

dilakukan dibagi dalam tiga kelompok sebagai berikut :

1. Untuk mengalisi efek variasi luas absorber kain dengan memvariasikan

jumlah pengapung kain, konvensional (tanpa pengapung), 3 buah

pengapung kain, dan 6 buah pengapung kain. Massa air yang digunakan

sebanyak 250 gram pada setiap sekat.

2. Untuk menganalisa efek variasi jenis absorber kain, digunakan jenis

pengapung kayu tebal 0,8 cm, pengapung kayu tebal 2,8 cm dan

pengapung kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium.

3. Untuk mengalisi efek variasi jumlah massa air membandingkan distilasi

konvensional dan variasi 6 buah pengapung kain. Perbandingan antara

jumlah massa air yang digunakan pada penelitian ini (variasi massa air 250

gram dan 520 gram).

3.4 Variabel yang Diukur

Pada penelitian ini terdapat beberapa variable yang di ukur, diantaranya

sebagai berikut:

1. Temperatur kaca transparan , Tc (°C)

2. Temperatur absorber, Ta (°C)

3. Volume air yang dihasilkan, hasil (ml)

4. Jumlah energi surya yang datang, G (watt/m2)

5. Lama waktu pengambilan data, t (detik)


14

3.5 Peralatan Pendukung Pengambilan Data

Pada penelitian ini, digunakan beberapa peralatan untuk mendukung proses

pengambilan data di antaranya :

1. Mikrokontroler Arduino, aplikasi software yang digunakan untuk

memonitor dan merekam pembacaan sensor-sensor yang digunakan pada

penelitian.

2. Dallas Semiconductor Temperature Sensors (TDS), untuk mengukur

temperatur di beberapa titik alat penelitian.

3. Sensor Level, untuk mengukur ketinggian air hasil distilasi dalam wadah

penampung.

4. Solarmeter, untuk mengukur intensitas energi lampu pemanas.

3.6 Langkah Penelitian

Penelitian diawali dengan pembuatan alat distilasi energi surya jenis

absorber kain bersekat, dan berakhir pada analisis data. Secara rinci, langkah-

langkah penelitian adalah sebagai berikut :

1. Mempersiapkan alat distilasi jenis absorber kain bersekat sesuai dengan

Gambar 3.1 beserta lampu pemanas.

2. Melakukan pengambilan data untuk setiap variasi yang dilakukan yaitu :

a) Variasi luas absorber kain (konvensional atau tanpa pengapung, 0,12

m2

atau 3 pengapung, 0,24 m2.atau 6 pengapung).

b) Variasi jenis absorber (pengapung kayu tebal 0,8 cm, pengapung kayu

tebal 2,8 cm dan pengapung kayu tebal 0,8 cm dengan plat

aluminium).

c) Variasi jumlah massa air yang tertampung pada tiap sekat (250 gram

dan 520 gram).

3. Pencatatan data dilakukan tiap 10 detik selama 2 jam dalam temperatur

ruangan. Data yang dicatat antara lain : temperatur absorber (Ta),

temperatur kaca transparan (Tc), energi surya (lampu pemanas) yang

diterima alat (G), dan jumlah air yang dihasilkan (ml).


15

4. Sebelum melakukan pengambilan data untuk setiap variasi, kondisi alat

distilasi harus diperiksa dan sisa embun pada kaca transparan harus

dibersihkan. Bagian yang perlu diperiksa sebelum melakukan

pengambilan data adalah bagian bak absorber, sisi-sisi dinding alat

distilasi, dan sisi-sisi kaca transparan. Pemeriksaan ini untuk memastikan

tidak adanya kebocoran, bagian lain yang perlu diperiksa adalah sensor,

pemeriksaan ini untuk memastikan sensor tidak rusak.

5. Melakukan pengolahan, dan analisis data menggunakan persamaan (1)

sampai (7).


16

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Berikut ini, dipaparkan hasil pengambilan data yang dilakukan selama 2 jam

menggunakan lampu pemanas dalam ruangan. Data tersebut dicatat menggunakan

sensor tiap 10 detik selama pengambilan data. Selanjutnya, data yang tercatat

dalam sensor diambil nilai rata-rata tiap 10 menit.

Data yang dicatat antara lain : Temperatur absorber (Ta), temperatur kaca

transparan (Tc), dan jumlah air yang dihasilkan (ml), Efisiensi alat distilasi (η),

panas laten air (hfg), Pw dan Pc adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air,

dan kaca, energi panas yang datang (G) berasal dari radiasi 6 buah lampu yang

digunakan, dan dianggap konstan.

Table 4.1 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung) dengan massa

air 250 gram

Menit ke Ta Tc Hasil

(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 35,8 33,9 0 400,46

20 47,4 39,1 0 400,46

30 54,3 41,5 0 400,46

40 58,6 43,3 3 400,46

50 61,6 44,2 35 400,46

60 63,7 45,0 47 400,46

70 65,3 45,8 71 400,46

80 66,5 46,4 121 400,46

90 67,6 46,8 196 400,46

100 68,4 47,4 235 400,46

110 69,2 47,9 267 400,46

120 69,7 48,2 336 400,46


17

Table 4.2 Data penelitian distilasi konvensional (tanpa pengapung) massa air 520

gram


(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 28,03 32,1 0 400,46

20 35,44 37,3 0 400,46

30 41,58 38,8 0 400,46

40 46,57 40,1 0 400,46

50 50,57 41,4 0 400,46

60 53,84 42,4 6 400,46

70 56,53 43,3 32 400,46

80 58,66 44,2 49 400,46

90 60,32 44,8 53 400,46

100 61,67 45,2 94 400,46

110 62,79 45,7 164 400,46

120 63,77 45,9 255 400,46

Tabel 4.3 Data penelitian variasi 3 pengapung dengan massa air 250 gram


(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 39,2 36,3 0 400,46

20 49,3 41,7 0 400,46

30 54,7 44,1 4 400,46

40 58,3 45,5 21 400,46

50 61,0 47,2 38 400,46

60 63,1 48,1 49 400,46

70 64,5 49,0 83 400,46

80 65,3 49,6 153 400,46

90 65,9 50,0 190 400,46

100 66,4 50,5 219 400,46

110 67,1 50,7 257 400,46

120 67,5 51,0 336 400,46


18

Tabel 4.4 Data penelitian variasi 6 pengapung dengan massa air 520 gram

Menit ke

Ta

Tc Hasil

(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 41,93 36,7 0 400,46

20 52,51 41,6 7 400,46

30 56,38 43,1 25 400,46

40 58,95 44,2 38 400,46

50 61,51 45,4 38 400,46

60 63,43 46,3 55 400,46

70 64,80 47,3 88 400,46

80 66,02 47,9 122 400,46

90 66,99 48,4 184 400,46

100 67,85 48,8 220 400,46

110 68,48 49,2 246 400,46

120 68,92 49,5 317 400,46

Tabel 4.5 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium

dengan massa air 250 gram


(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 39,1 35,9 0 400,46

20 48,1 41,2 0 400,46

30 52,4 43,8 0 400,46

40 55,5 45,4 15 400,46

50 57,9 47,0 33 400,46

60 59,6 47,1 35 400,46

70 60,9 48,4 62 400,46

80 61,9 48,2 83 400,46

90 62,9 47,5 174 400,46

100 63,4 47,7 245 400,46

110 64,1 48,1 272 400,46

120 64,6 48,4 313 400,46


19

Tabel 4.6 Data penelitian variasi 6 pengapung dan variasi jenis kayu tebal 0,8 cm

dengan massa air 250 gram

Menit ke

Ta

Tc Hasil

(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 42,9 38,1 0 400,46

20 54,0 43,8 2 400,46

30 58,4 45,7 22 400,46

40 61,8 47,1 34 400,46

50 64,1 48,2 47 400,46

60 65,7 48,8 85 400,46

70 66,8 49,0 161 400,46

80 67,4 49,6 200 400,46

90 68,3 50,2 232 400,46

100 68,4 50,5 279 400,46

110 68,8 50,7 354 400,46

120 69,8 50,9 384 400,46

Tabel 4.7 Data penelitian variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan massa air 250

gram

Menit ke

Ta

Tc Hasil

(ml)

Nilai

G lampu

(W/m2) (°C)

10 45,9 38,1 0 400,46

20 57,4 42,9 0 400,46

30 60,5 44,3 4 400,46

40 62,3 45,2 24 400,46

50 63,7 46,0 28 400,46

60 64,7 46,5 43 400,46

70 65,6 46,8 76 400,46

80 66,2 47,1 139 400,46

90 66,8 47,4 169 400,46

100 67,5 47,9 190 400,46

110 68,1 48,4 216 400,46

120 68,5 48,4 332 400,46


20

4.2 Hasil Perhitungan

Berdasarkan data-data yang sudah dipaparkan sebelumnya, dilakukan

perhitungan dengan menggunakan persamaan (1) hingga persamaan (7), Secara

rinci, hasil perhitungan tersebut adalah sebagai berikut :

Table 4.8 Hasil perhitungan distilasi konvensional (tanpa pengapung) massa air

250 gram

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)

qkonv quap qrad G md

(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 1,9 5552 5054 2416,3 0,0 0,0 11,2 400,46 0,00 0

20 8,3 10260 6588 2388,4 0,0 0,0 53,9 400,46 0,00 0

30 12,8 14755 7503 2371,7 0,0 0,0 86,4 400,46 0,00 0

40 15,4 18380 8219 2361,1 1,1 11,7 107,0 400,46 0,01 2

50 17,4 21265 8643 2353,9 11,6 137,4 123,2 400,46 0,09 17

60 18,7 23535 9039 2348,7 14 ,6 184,4 133,9 400,46 0,12 19

70 19,5 25425 9432 2344,7 20,9 279,2 141,4 400,46 0,18 24

80 20,1 26891 9742 2341,7 33,9 471,0 147,0 400,46 0,30 36

90 20,7 28223 9942 2339,1 53,2 762,9 152,8 400,46 0,49 52

100 21,0 29327 10249 2337,1 61,9 914,5 155,8 400,46 0,59 56

110 21,3 30343 10507 2335,2 68,6 1038,9 158,8 400,46 0,67 58

120 21,6 31158 10680 2333,7 84,6 1306,3 161,5 400,46 0,84 67


520 gram

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 -4,1 3822 4627 2434,7 0,0 0,0 -23,1 400,46 0,00 0

20 -1,8 5463 5995 2417,1 0,0 0,0 -11,0 400,46 0,00 0

30 2,8 7517 6489 2402,4 0,0 0,0 17,5 400,46 0,00 0

40 6,4 9810 6969 2390,4 0,0 0,0 41,5 400,46 0,00 0

50 9,1 12131 7461 2380,8 0,0 0,0 60,5 400,46 0,00 0

60 11,4 14395 7850 2372,8 2,7 25,5 77,4 400,46 0,02 3

70 13,3 16523 8221 2366,3 12,5 127,5 91,2 400,46 0,08 11

80 14,5 18402 8625 2361,1 17,5 192,0 101,1 400,46 0,12 15


21


520 gram.(lanjutan)

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

90 15,5 19980 8926 2357,0 18,1 209,6 109,4 400,46 0,13 14

100 16,5 21344 9107 2353,7 30,5 367,8 117,1 400,46 0,23 22

110 17,1 22540 9341 2350,9 51,3 643,1 122,7 400,46 0,41 36

120 17,8 23622 9489 2348,5 77,4 998,1 128,3 400,46 0,64 51

Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi 3 pengapung dengan massa air 250 gram

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 2,9 6617 5705 2408,2 0,00 0 17,57 400,46 0,00 0

20 7,5 11332 7582 2383,9 0,00 0 49,83 400,46 0,00 0

30 10,5 15010 8619 2370,9 1,70 17 71,97 400,46 0,01 3

40 12,8 18078 9285 2361,9 7,39 83 89,55 400,46 0,05 13

50 13,9 20704 10141 2355,2 12,06 150 99,15 400,46 0,10 18

60 15,0 22853 10648 2350,2 14,32 190 108,62 400,46 0,12 19

70 15,5 24398 11158 2346,8 23,29 324 113,34 400,46 0,21 28

80 15,7 25390 11497 2344,8 41,70 599 116,13 400,46 0,38 46

90 15,9 26161 11769 2343,2 50,62 744 118,16 400,46 0,48 51

100 15,9 26795 12094 2341,9 56,88 854 118,70 400,46 0,55 52

110 16,4 27640 12234 2340,3 65,63 1004 122,55 400,46 0,64 56

120 16,5 28113 12382 2339,3 84,58 1310 123,93 400,46 0,84 67


Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 5,3 7660 5817 2401,6 0,00 2402 33 400,46 0,00 0

20 10,9 13434 7538 2376,1 3,02 2376 73 400,46 0,02 8

30 13,3 16395 8152 2366,7 9,91 2367 91 400,46 0,06 20

40 14,8 18668 8639 2360,4 13,40 2360 103 400,46 0,09 23

50 16,1 21179 9198 2354,1 12,22 2354 115 400,46 0,09 18

60 17,1 23238 9683 2349,4 16,69 2349 123 400,46 0,14 22

70 17,5 24809 10179 2346,0 25,31 2346 128 400,46 0,22 30

80 18,1 26265 10538 2343,0 33,80 2343 133 400,46 0,31 37


22


(lanjutan)

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

90 18,6 27481 10803 2340,6 49,28 2341 138 400,46 0,46 49

100 19,1 28587 11027 2338,4 57,20 2338 142 400,46 0,55 53

110 19,3 29427 11272 2336,9 62,57 2337 144 400,46 0,61 53

120 19,4 30016 11456 2335,8 79,41 2336 146 400,46 0,79 63

Tabel 4.12 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat

aluminium dengan massa air 250 gram

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 3,2 6595 5603 2408,4 0,00 0 19,32 400,46 0,00 0

20 6,9 10649 7367 2386,7 0,00 0 45,31 400,46 0,00 0

30 8,6 13324 8452 2376,4 0,00 0 58,04 400,46 0,00 0

40 10,2 15693 9196 2368,8 5,65 59 70,27 400,46 0,04 9

50 10,9 17681 10037 2363,0 11,29 129 76,56 400,46 0,08 16

60 12,5 19313 10087 2358,7 11,39 136 89,14 400,46 0,09 14

70 12,5 20577 10810 2355,5 19,07 242 90,10 400,46 0,15 21

80 13,7 21606 10692 2353,1 25,29 327 99,14 400,46 0,21 25

90 15,4 22623 10306 2350,7 52,40 683 111,13 400,46 0,44 46

100 15,7 23213 10430 2349,4 72,30 959 113,78 400,46 0,61 59

110 16,0 24023 10649 2347,7 78,39 1065 116,75 400,46 0,68 59

120 16,2 24572 10823 2346,5 88,56 1224 118,43 400,46 0,78 62

Tabel 4.13 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dan variasi jenis kayu tebal 0,8

cm dengan massa air 250 gram

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 4,8 8059 6258 2399,3 0,00 0 30,22 400,46 0,00 0

20 10,1 14493 8483 2372,5 0,97 9 69,05 400,46 0,01 3

30 12,6 18130 9374 2361,8 7,66 86 88,80 400,46 0,05 17

40 14,7 21429 10069 2353,5 10,49 132 105,43 400,46 0,08 20


23

Tabel 4.13 Hasil perhitungan variasi 6 pengapung dan variasi jenis kayu tebal 0,8

cm dengan massa air 250 gram (lanjutan)

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2)

η

(%) (Pa) (W/m2)

50 15,9 23988 10674 2347,7 13,41 182 116,21 400,46 0,12 22

60 17,0 25928 11032 2343,7 23,33 333 124,99 400,46 0,21 34

70 17,8 27283 11185 2341,0 42,75 629 131,95 400,46 0,40 55

80 17,8 28041 11533 2339,5 51,81 781 132,77 400,46 0,50 60

90 18,1 29218 11903 2337,3 58,10 904 135,93 400,46 0,58 62

100 17,9 29290 12068 2337,1 69,54 1088 134,56 400,46 0,70 67

110 18,2 29903 12200 2336,0 86,90 1378 136,84 400,46 0,89 77

120 18,9 31243 12326 2333,6 91,86 1493 143,44 400,46 0,96 77

Tabel 4.14 Hasil perhitungan variasi jenis kayu tebal 2,8 cm dengan massa air 250

gram

Menit

Ke

ΔT

(°C)

Pw Pc hfg

(kJ/kg)


(kg/m2

)

η

(%) (Pa) (W/m2)

10 7,8 9460 6269 2392,1 0,00 0 49,64 400,46 0,00 0

20 14,5 17241 8052 2364,2 0,00 0 100,01 400,46 0,00 00

30 16,2 20144 8706 2356,6 1,28 15 113,83 400,46 0,01 3

40 17,1 22032 9139 2352,1 7,54 93 121,89 400,46 0,06 14

50 17,7 23522 9496 2348,7 8,44 109 127,70 400,46 0,07 13

60 18,2 24668 9750 2346,3 12,57 167 132,25 400,46 0,11 17

70 18,8 25798 9947 2343,9 21,65 297 137,27 400,46 0,19 26

80 19,1 26535 10092 2342,4 38,88 544 140,25 400,46 0,35 42

90 19,4 27283 10269 2341,0 46,17 659 142,84 400,46 0,42 45

100 19,6 28110 10521 2339,3 50,67 740 144,98 400,46 0,47 45

110 19,7 28945 10814 2337,8 56,20 841 146,64 400,46 0,54 47

120 20,1 29451 10816 2336,8 85,70 1293 149,71 400,46 0,83 66


24

4.3 Pembahasan

Setelah dilakukan pengambilan data dan dicari hasil perhitungannya maka

seluruh hasil perhitungan pada Tabel 4.8 sampai Tabel 4.15 kemudian akan

dipaparkan. Oleh karena itu, pada subbab ini pertama-tama menganalisis efisiensi

seluruh variasi yang dilakukan pada alat distilasi air energi surya jenis absorber

kain bersekat

4.3.1 Efek Luas Absorber Kain Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi

Gambar 4.1 Efisiensi air distilasi variasi luas absorber

Analisis pertama mengenai variasi luas absorber kain. Gambar 4.1

menunjukan bahwa efisiensi distilasi dengan luas absorber yang lebih luas,

menunjukan efisiensi yang lebih baik. Pada distilasi tanpa pengapung nilai

efisiensi sebesar 67%, pada variasi penambahan 3 pengapung atau luas absorber

0,12 m2 efisiensi sebesar 67%, tidak terjadi perubahan pada efisiensi yang dicapai.

Pada distilasi dengan variasi 6 buah pengapung atau luas absorber 0,24 m2

67% 67%

77%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Luas Absorber

Efi

sien

si (

%)

Konvensional (Tanpa Pengapung)Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)

Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)


25

efisiensi menunjukan hasil yang paling optimal sebesar 77%. Menunjukan bahwa

penambahan jumlah pengapung kain pada tiap sekatnnya, akan menambah

efisiensi yang dihasilkan.

Penggunaan pengapung bertujuan untuk menambah luas absorber pada alat

distilasi air energi surya. Permukaan absorber kain akan menampung air akibat

efek kapilaritas kain. Air yang berada pada absorber akan berbeda pada tiap

variasinya itulah yang menyebabkan jumlah hasil setiap variasi berbeda. Hal

inilah yang menjadi dasar dari jumlah massa air yang dipanasi pada suatu saat.

Pada penelitian alat distilasi memiliki 6 buah sekat dengan setiap sekat berisi air

sebanyak 0,25 kg sehingga jumlah massa air total sebanyak 1,5 kg. Pada variasi

konvensional (tanpa pengapung) mempresentasikan massa air 1,5 kg, variasi 3

pengapung mempresentasikan massa air 1,36 kg, dan variasi 6 pengapung

mempresentasikan massa air 1,20 kg.

Gambar 4.2.Hasil air distilasi variasi luas absorber

336 336

384

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Luas Absorber

Hasi

l (m

l)

Konvensional (Tanpa Pengapung)Luas 0,24 m2 (6 Pengapung)



26

Gambar 4.2 menunjukan pada variasi 6 pengapung memperoleh hasil paling

besar dibanding variasi lainnya. Hasil air yang dihasilkan pada distilasi

konvensional dan variasi 3 pengapung sebesar 336 ml. ini menandakan pada

penambahan 3 pengapung dengan luasan 0,12 m2

belum berpengaruh terhadap

proses penguapan, sedangkan pada variasi 6 pengapung dengan luasan 0,24 m2

dihasilkan air sebanyak 384 ml sehingga selisih airnya adalah 48 ml atau terjadi

kenaikan sebesar 14,3 %. Semakin besar luas absorber, maka semakin banyak

juga air yang tertampung pada pengapung. Inilah yang menyebabkan penguapan

semakin bertambah, dan hasil air distilasi semakin baik.

Faktor lain yang berpengaruh yaitu lain beda temperatur kaca dengan

temperatur absorber (ΔT), quap, dan qkonveksi. Gambar 4.3 menunjukan nilai ΔT

dengan kecenderungen yang selalu meningkat pada keseluruan variasi. Nilai

temperatur absorber selalu lebih tinggi dibandingkan temperatur kaca. Hal ini

dibuktikan dengan nilai ΔT yang selalu berada di atas garis horizontal. Pada awal

pengambilan data nilai ΔT konvensional merupakan yang paling rendah tetapi

selama durasi pengambilan data nilai ΔT beranjak naik dan menjadi nilai yang

paling optimum. Hal ini karena ketika proses berlangsung, panas dari lampu telah

memanasi seluruh air pada distilasi konvensional sedangkan pada varisai

penambahan pengapung hanya memanasi sebagian dari air yang ada.

Nilai ΔT yang tinggi memang memberikan potensi akan baiknya proses

penguapan dan pengembunan, yang akan memiliki potensi yang baik juga pada

hasil distilasi. Akan tetapi, pada penelitian ini nilai ΔT tinggi pada distilasi

konvensional, tidak berbanding lurus dengan hasil yang baik. Salah satu indikator

yang menandai rendahnya pengemembunan adalah rendahnya temperatur kaca.

Ketika proses pengembunan, uap akan melepas panas ke kaca yang

mengakibatkan temperatur kaca naik. Pada distilasi konvensional menunjukan

temperatur kaca yang rendah. Hal inilah yang mengakibatkan hasil distilasi yang

diperoleh kurang baik.


27

Gambar 4.3 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi luas absorber

Ditinjau dari nilai rata-rata temperatur absorber semua variasi menunjukan

kecenderungan yang hampir sama. Artinya panas absorber selama waktu

pemanasan hampir sama pada tiap variasinya (Gambar 4.4). Sedangkan pada

Gambar 4.5, nilai temperatur kaca pada distilasi konvensional menunjukan nilai

terendah. Hal ini menunjukkan ada atau tidak adanya embun yang terbentuk.

Apabila laju penguapan rendah maka embun sulit terbentuk. Hal ini disebabkan

oleh adanya tegangan permukaan pada kaca, sehingga apabila embun belum

memiliki massa yang lebih besar dari tegangan permukaan tersebut, embun tidak

dapat mengalir dan tertahan di kaca yang akan menghambat proses masuknya

energi panas.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ΔT

((°

C)

Waktu (menit)


Konvensional (Tanpa Pengapung) Luas 0,12 m2 (3 Pengapung)


28

Gambar 4.4 Temperatur absorber pada variasi luas absorber

Gambar 4.5 Temperatur kaca pada variasi luas absorber

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tem

per

atu

r A

bso

rber

((°

C)

Waktu (menit)

48 51 51

0

10

20

30

40

50

60

Luas Absorber

Tem

per

atu

r K

aca

(°C

)






29

Faktor lain yang mengakibatkan rendahnya hasil air pada distilasi

konvensional adalah nilai quap. Dinyatakan bahwa laju penguapan yang tinggi,

akan meningkatkan hasil distilasi. Laju penguapan tersebut dapat dilihat dari nilai

quap yang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi hasil distilasi. Nilai

quap menunjukkan besarnya energi rata-rata yang digunakan untuk proses

penguapan air, yang merupakan fungsi dari hasil air distilasi. Oleh karena itu,

nilai quap dapat menjadi indikator seberapa besar air yang dapat diuapkan.

Gambar 4.6 menunjukan bahwa pada variasi penambahan 6 buah

pengapung menunjukan nilai quap yang paling optimum. Ini terjadi karena luasan

untuk memansai massa air pada suatu saat akan semakin bertambah.

Gambar 4.6 Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi luas absorber

Gambar 4.7 menunjukan kecenderungan yang mirip seperti Gambar 4.6 ,

bahwa nilai qkonveksi pada variasi penambahan pengapung selalu menunjukan hasil

terbaik. Rendahnya nilai qkonveksi pada distilasi konvensional disebabkan karena

proses penguapan pada variasi dengan penambahan pengapung terjadi lebih cepat

ini terjadi karena adanya pengapung tersebut. Hal lainnya karena jarak permukaan

1306 1310

1493

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Luas Absorber

qu

ap

(W

/m2)




30

air dengan permukaan kaca yang jauh pada distilasi konvensional, sehingga

proses perpindahan panas dari absorber ke kaca kurang optimal. Pada

pengamatan ketika pengambilan data embun yang terbentuk ketika awal

pengembunan adalah jenis droplet baik pada konvensional maupun pada variasi.

Akan tetapi perubahan embun pada distilasi konvensional lebih cepat terjadi.

Embun droplet berubah menjadi embun film. Embun film berupa aliran air yang

sangat tipis sehingga tidak begitu nampak. Hal ini tentu mempengaruhi hasil akhir

dari proses distilasi, dimana permukaan kaca akan selalu tertutup oleh embun dan

embun tersebut akan menjadi isolator panas yang masuk sehingga air tidak bisa

terpapar panas secara maksimal.

Gambar 4.7 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi luas absorber

4.3.2 Efek Variasi Jenis Absorber Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi

Analisis kedua membandingkan efek variasi jenis absorber terhadap unjuk

kerja alat distilasi. Gambar 4.8 dan 4.9 menunjukan efisiensi dan hasil pada

variasi jenis absorber kayu tebal 0,8 cm dan 2,8 cm, dan kayu tebal 0,8 cm

85 85

92

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Luas Absorber

qk

on

v (

W/m

2)




31

dengan plat aluminium. Pada tiap variasi menggunakan 6 buah kain pengapung.

Efisiensi terbaik diperoleh pada varisai jenis kayu tebal 0,8 cm sebesar 77%. Ini

dikarenakan efek dari kapilaritas kain pada ketebalan 0,8 cm lebih baik

dibandingkan dengan variasi lainnya. Air akan lebih cepat terserap ke bagian atas

absorber yang mengakibatkan massa air yang terpanasi pada permukaan absorber

akan lebih cepat menguap. Sedangkan pada ketebalan 2,8 cm, massa air yang

terpanasi cepat menguap tetapi karena efek kapilaritasnya rendah, maka air yang

terpanasi hanya sedikit.

Gambar 4.8 Efisiensi air distilasi Variasi Jenis Absorber

Pada kasus pengapung plat yang pada asumsi akan mendapat hasil yang

optimum dikarenakan efek absorptivitas dari plat, malah dihasilkan hasil terendah

sebesar 313 ml. Hal ini disebabkan karena posisi plat yang tertutup kain sehingga

efek yang ingin dihasilkan dari plat tidak berjalan secara optimal. Ketika

pengamatan plat berada di dalam air yang berakibat temperatur plat akan rendah

77%

66% 62%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Jenis Absorber

Efi

sien

si (

%)

Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm


Pengapung Kayu Tebal 0,8 cm dengan Plat Alumunium


32

karena tergenang air. Temperatur yang rendah akan merugikan, sehingga proses

penguapan akan berjalan lambat dan berakibat pada hasil yang rendah.

Gambar 4.9 Hasil air distilasi Variasi Jenis Absorber

Gambar 4.10 menunjukan nilai ΔT setiap 10 menit selama 2 jam. Grafik

menunjukan semua nilai ΔT setiap variasi bernilai positif. Hal ini terjadi karena

temperatur absorber lebih panas dibandingkan temperatur kaca. Cepat panasnya

temperatur absorber bisa disebabkan karena jumlah massa air yang dipanasi

sedikit yaitu 250 gram. Pada variasi jenis kayu tebal 2,8 cm diperoleh nilai ΔT

tertinggi, nilai ΔT tinggi seharusnya meningkatkan nilai penguapan dan

pengembunan, namun hasil yang diperoleh pada variasi jenis kayu tebal 2,8 cm

memperoleh hasil lebih sedikit dibandingkan dengan variasi jenis kayu tebal 0,8

cm tetapi masih lebih baik dari variasi jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat

aluminium. Tingginya nilai ΔT pada variasi jenis kayu tebal 2,8 cm, karena sensor

384

332 313

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Jenis Absorber

Hasi

l (m

l)





33

suhu berada pada permukaan pengapung sehingga jarak pada kaca lebih dekat

sehingga akan lebih cepat panas.

Gambar 4.10 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada Variasi Jenis Absorber

Besar kecilnya massa air yang dipanaskan dalam suatu waktu akan

mempengaruhi tingginya temperatur absorber. Agar panas yang diterima air pada

suatu waktu sedikit maka ditambahkan pengapung kain. Pengapung kain

diharapkan dapat memberikan efek kapilaritas sehingga air dapat merambat

melalui pori-pori kain. Selain sifat kapilaritas ada sifat lainnya yang harus dimiliki

oleh absorber yaitu absorptivitas. Absorptivitas merupakan kemampuan suatu

bahan untuk menyerap energi panas. Untuk memperbesar absortivitas, absorber

diberi warna hitam. Warna hitam memiliki nilai absortivitas sebesar 0,97 (Cengel,

2000). Plat aluminium ditambahkan agar nilai absorptivitas surya meningkat.

Faktor absorptivitas plat sendiri mendekati satu.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ΔT

((°

C)

Waktu (menit)





34

Gambar 4.11 Temperatur absorber pada Variasi Jenis Absorber

Pada gambar 4.10 dan 4.11, nilai ΔT dan nilai temperatur rata-rata absorber

pada jenis kayu tebal 0,8 dengan plat aluminium, menujukan nilai terendah

dibanding temperatur jenis variasi lain. Disebutkan bahwa penambahan plat guna

menambah efek absorptivitas surya. Pada prakteknya efek tersebut tidak terlalu

berpengaruh. Hal ini dapat disebabkan karena plat ditutupi oleh kain sehingga

energi panas tidak langsung mengenai plat karena tertutup kain.

Nilai quap memiliki nilai yang berbanding lurus dengan hasil air distilasi.

Nilai quap yang tinggi membuktikan tingginya laju penguapan. Variasi jenis kayu

tebal 0,8 cm menunjukan hasil paling baik (Gambar 4.12). Menandakan

penguapan yang terjadi berjalan optimal, ini bisa terjadi karena faktor kapilaritas

kain yang berjalan dengan baik. Sedangkan pada jenis kayu tebal 2,8 cm malah

menunjukan hasil lebih rendah dibandingkan jenis kayu tebal 0,8, padahal ditinjau

dari nilai ΔT menujukan hasil yang terbaik. Hal ini karena adanya rugi-rugi panas

pengapung lari ke air dan rugi-rugi dari kurang optimalnya proses kapilaritas kain.

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tem

per

atu

r A

bso

rber

((°

C)

Waktu (menit)





35

Gambar 4.12 Nilai energi penguapan rata-rata pada Variasi Jenis Absorber

Nilai qkonveksi merupakan energi panas yang berpindah secara konveksi dari

absorber ke kaca. Energi panas ini dianggap sebagai rugi rugi pada alat distilasi.

Perpindahan energi panas dari absorber ke kaca akan membuat temperatur kaca

semakin tinggi, tingginya temperatur kaca akan menyebabkan uap menjadi sulit

untuk mengembun. Diketahui bahwa nilai konveksi terendah terjadi pada variasi

jenis kayu tebal 2,8 cm. Artinya pada variasi ini penguapan yang terjadi rendah.

Ini bisa disebabkan karena jarak permukaan air terhadap permukaan pengapung

kain cukup besar, sehingga proses kapilaritas kurang berjalan dengan baik. Tetapi

pada variasi ini hasil yang diperoleh masih lebih baik dibandingkan variasi jenis

kayu dengan plat. Hal ini terjadi karena nlai ΔT pada variasi jens kayu tebal 2,8

lebih besar. Nilai qkonveksi akan terbantu apabila terjadi perpindahan panas dari

absorber ke kain. Pada jenis kayu tebal 0,8 cm dengan plat aluminium proses ini

tidak berjalan baik karena plat ditutupi kain dan ketika pengambilan data sebagian

plat berada di bawah permukaan air. Nilai qkonveksi merupakan fungsi dari quap,

sehingga semakin besar quap makan qkonveksi juga akan semakin besar. Pada

1493

1293 1224

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600q

ua

p (

W/m

2)

Jenis Pengapung





36

penelitian ini, Hasil air yang didapat dan nilai qkonveksi terbaik diperoleh pada

variasi jenis kayu tebal 0,8 cm. Artinya hasil paling optimum karena

penguapannya besar.

Gambar 4.13 Nilai qkonveksi rata-rata pada Variasi Jenis Absorber

4.3.3 Efek Jumlah Massa Air Terhadap Unjuk Kerja Alat Distilasi

Gambar 4.14 menunjukan efisiensi pada variasi jumlah massa air di tiap

sekat. Ditunjukan bahwa efisiensi maksimum diperoleh pada jumlah massa air di

tiap sekat sebanyak 250 gram dengan efisiensi 77%, dengan peningkatan efisiensi

antara konvensional dengan variasi 6 buah pengapung adalah 14%. Dengan

penambahan jumlah massa air menjadi 520 gram, efisiensi yang dicapai menurun

baik pada alat distilasi konvensional maupun alat distilasi dengan penambahan

pengapung, tetapi terjadi peningkatan efisiensi antara konvensional dengan variasi

6 buah pengapung menjadi 40%. Hal ini terjadi ketika pemanasan berlangsung

distilasi dengan jumlah massa air lebih banyak, ada potensi panas yang tersimpan

dalam air yang membantu proses penguapan.

92

86

89

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

Jenis Absorber

qk

on

v (

W/m

2 )





37

Gambar 4.14 Efisiensi air distilasi variasi jumlah massa air

Alat distilasi dengan variasi penambahan pengapung pada tiap jumlah massa

air menunjukan hasil paling optimal untuk alat distilasi energi surya jenis

absorber bersekat. Hal tersebut dibuktikan dengan hasil air distilasi pada variasi

penambahan pengapung 6 buah dengan jumlah massa air 250 gram merupakan

yang paling besar dibanding dengan variasi lainnya (Gambar 4.15). Tingginya

nilai tersebut disebabkan karena kecilnya jumlah massa air tiap sekat, hal ini

mengakibatan energi yang digunakan untuk memanasi air tersebut lebih sedikit.

Sedangkan energi yang digunakan untuk memanasi setiap variasi sama jumlahnya

karena memanfaatkan energi panas dari lampu. Sehingga proses pemanasan pada

jumlah massa air yang lebih sedikit akan berlangsung lebih cepat, dan proses

penguapan lebih optimal yang mengakibatkan hasil yang diperoleh lebih banyak.

67%

51%

77%

63%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

250 520

Efi

sien

si (

%)

Jumlah massa air tiap sekat (ml)

Konvensional Variasi 6 Pengapung


38

Gambar 4.15 Hasil air distilasi variasi jumlah massa air

Efisiensi alat distilasi air energi surya sendiri dipengaruhi oleh beberapa

faktor antara lain beda temperatur kaca dengan temperatur absorber (ΔT), quap,

dan qkonveksi. Pada Gambar 4.16 disajikan perbandingan ΔT dengan waktu selama

2 jam durasi pengambilan data. Nilai ΔT sangat berpengaruh terhadap proses

penguapan, dan pengembunan yang akan berdampak pada hasil yang dicapai.

Pada 10 menit pertama, distilasi konvensional dengan jumlah massa air tiap

sekat 520 gram menunjukan ΔT bernilai negatif (Gambar 4.16). Hal ini terjadi

karena belum semua air terpanasi karena jumlah massa air lebih banyak

dibandingkan variasi lainnya. Ini mengakibatkan temperatur kaca akan lebih

tinggi daripada temperatur absorber. Sedangkan pada variasi lainnya ΔT bernilai

positif yang menunjukan temperatur absorber lebih tinggi dibanding temperatur

kaca. Pada dasarnya temperatur absorber yang lebih tinggi daripada temperatur

kaca akan meningkatkan laju penguapan distilasi sehingga hasil yang dicapai akan

meningkat (Abdenacer dan Nafila, 2007).

336

225

384

317

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

250 520

Hasi

l (m

l)

Jumlah massa air tiap sekat (ml)

Konvensional Variasi 6 Pengapung


39

Gambar 4.16 Beda temperatur (ΔT) rata-rata pada variasi Jumlah massa air

Dari gambar 4.16 ditunjukan bahwa ΔT bernilai lebih besar tidak

menunjukan hasil distilasi yang besar pula, ΔT maksimum terjadi pada distilasi

konvensional dengan jumlah massa air 250 gram padahal hasil distilasi optimum

diperoleh dari distilasi variasi penambahan 6 buah pengapung dengan jumlah

massa air 250 gram. Hal ini menandakan nilai beda temperatur rata-rata tidak

terlalu berpengaruh terhadap hasil yang dicapai tetapi nilai ΔT dapat dilihat

sebagai potensi pada proses penguapan dan pengembunan yang akan sejalan

dengan hasil distilasi.

Namun jika dilihat pada gambar 4.17 nilai tempetatur absorber rata-rata

untuk distilasi yang divariasikan lebih besar dibanding distilasi konvensional. Ini

yang mengakibatkan nilai ΔT tinggi pada distilasi konvensional tidak menunjukan

hasil yang yang tinggi pula, karena nilai temperatur absorber rata-ratanya lebih

rendah dibanding dengan nilai temperatur absorber rata-rata distilasi yang

divariasikan.

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ΔT

((°

C)

Waktu (menit)

Konvensional 250 ml Pengapung jumlah 6 (250 ml)

Konvensional 520 ml Pengapung Jumlah 6 (520 ml)


40

Gambar 4.17 Temperatur absorber pada variasi Jumlah massa air

Faktor yang berpengaruh terhadap hasil distilasi selanjutnya yaitu quap.

Bahwa laju penguapan tinggi, akan meningkatkan hasil distilasi. Nilai quap

menunjukan besarnya nilai rata-rata untuk proses penguapan selama proses

distilasi berlangsung. Sehingga nilai quap dapat menjadi indikator seberapa besar

air yang dapat diuapkan. Pada gambar 4.18 , nilai quap paling tinggi terjadi pada

variasi penambahan 6 buah pengapung dengan jumlah massa air 250 gram. nilai

terbaik selalu dihasilkan pada jumlah massa air 250 gram, baik pada distilasi

konvensional maupun distilasi yang divariasikan.

Variasi dengan jumlah massa air 520 gram selalu menunjukan nilai quap

lebih rendah dibanding variasi lainnya. Rendahnya nilai quap ini disebabkan karena

volume air yang harus dipanasi lebih besar dibanding variasi lainnya. Sehingga

beban pemanasan akan lebih besar dan penguapan akan lebih rendah. Inilah yang

mengakibatkan nilai quap nya rendah.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tem

per

atu

r A

bso

rber

((°

C)

Waktu (menit)

Konvensional 250 ml Pengapung jumlah 6 (250 ml)

Konvensional 520 ml Pengapung Jumlah 6 (520 ml)


41

Gambar 4.18. Nilai energi penguapan rata-rata pada variasi Jumlah massa air

Gambar 4.19 Nilai qkonveksi rata-rata pada variasi Jumlah massa air

1306

998

1493

1234

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

250 520

qu

ap (

W/m

2)

Jumlah Massa Air Tiap sekat (gram)

Konvensional Variasi 6 buah pengapung

85

77

92

79

70

75

80

85

90

95

250 520

qk

on

v (

W/m

2)

Jumlah Massa Air Tiap sekat (gram)

Konvensional Variasi 6 buah pengapung


42

Nilai qkonveksi merupakan rugi-rugi pada alat detilasi, rugi-rugi yang

dimaksud disini adalah energi yang dipindahkan dari air panas yang tertampung

dalam absorber ke permukaan kaca bagian dalam secara konveksi. Gambar 4.19

menunjukan variasi pengapung kain mendapat nilai qkonveksi lebih tinggi

dibandingkan konvensional. Bahwa peningkatan jumlah massa air pada penelitian

ini justru menurunkan nilai qkonveksi. Hal ini menunjukan, perpindahan panas

ketika jumlah massa air lebih sedikit akan lebih baik dibanding jumlah massa air

banyak.


43

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan mengenai efek pengapung kain pada

alat distilasi air jenis absorber kain bersekat, diperoleh kesimpulan sebangai

berikut:

1. Peningkatan luas absorber karena penambahan jumlah pengapung

mengakibatkan Semakin kecilnya massa air yang dipanasi dalam suatu

waktu. Hal ini dapat meningkatkan efisiensi alat distilasi. Nilai terbaik

diperoleh pada variasi 6 buah pengapung kain dengan luas absorber

sebesar 0,24 m2 ,dan massa air 250 ml pada tiap sekatnya. Hasil 0,48

l/(jam.m2) dan nilai efisiensi sebesar 77%.

2. Pengapung plat aluminium pada penelitian ini tidak memberikan efek

absorptivitas seperti yang diharapkan, sehingga hasil terbaik diperoleh

pada jenis variasi pengapung dengan ketebalan 0,8 cm. Hasil 0,48

l/(jam.m2) dan nilai efisiensi sebesar 77%.

3. Jumlah massa air yang makin sedikit akan lebih banyak menghasilkan air

distilasi, pada variasi jumlah massa air 250 ml menunjukan hasil paling

optimal. Baik pada distilasi konvensional maupun distilasi yang

divariasikan dengan pengapung. Hasil pada distilasi sebanyak 0,42

l/(jam.m2) dengan efisiensi sebesar 67 % dan 0,48 l/(jam.m

2) dengan nilai

efisiensi sebesar 77%.

5.2 Saran

Saran dari penulis untuk memperbaiki penelitian-penelitian berikutnya,

antara lain :

1. Sebelum melakukan proses pengambilan data sebaiknya dilakukan

pengecekan terhadap alat distilasi.

2. Pada penelitian selanjutnya alat ukur yang digunakan sebaiknya lebih

valid dan presisi sehingga meminimalisir kesalahan.


44

DAFTAR PUSTAKA

Abdenacer, P. K., & Nafila, S. (2007) ‘Impact of temperature difference ( water-

solar collector ) on solar-still global efficiency’, Desalination, 209(1-3

SPEC. ISS.), pp. 298–305. Doi : 10.1016/j.desal.2007.04.043.

Anonim. (2016). General Matter Banking.

Arismunandar, W. (1995) Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta: Pradnya Paramita.

Bhattacharyya, A. (2017) ‘Solar Still for DESALINATION OF Water in Rural

Househilds’, International Journal of Environment and Sustainability, 2(1),

pp. 21-30. Doi :10.24102/ijes.v2i.326.

Boukar, M., Harmin, A., (2004) Parametric study of a vertical solar still under

desert climatic conditions, Desalination 168, 21-28.

Cengel, Yunus A., (1998) Heat Transfer: A Practical Approach Boston: McGraw

Hill

Dumka, P., Sharma, A., Kushwah, Y., Raghav, A. S., & Mishra, D. R. (2019)

‘Performance evaluation of single slope solar still augmented with sand-

filled cotton bags’, Journal of Energi Storage, 25(August), 100888.

Grag, H. P. dan Mann, H. S. (1977) ‘Thechnical Note’, European Social Policy,

Today and Tomorrow, pp. ix-xi. Doi : 10.1016/B978-0-08-021444-3.50005-

7.

Hadi, CB. Winarno (2007) ‘Pembuatan Permukaan Selektif Radiasi Surya Pada

Pelat Alumunium Dengan Pencelupan Larutan NaOH 40%’, Skripsi pada

Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.

I Gusti Ketut Puja, F. R. S., & 1. (2012) ‘Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya’,

Energi Dan Manufaktur, 5(1), 83.

Malick, M.A.S., Tiwari, G.N., Sodha, M.S.(1982) Solar Distilation. Pergamon

Press.

Mohan, I., Yadav, S., dkk. (2017) ‘A review on solar still : A Simple Desalination

Technology to obtain Potable Water’, India : International Journal of

Ambient Energi.


45

Murugavel, K. Kalidasa., Srithar K. (2010) ‘Performance study on basin type

double slope solar still with different wick materials and minimum mass of

water’, Renewable Energi 36, 612e620

Pal Piyush, Yadav Pankaj, Dev RahulSingh, Dhananjay (2017) ‘Performance

analysis of modified basin type double slope multi–wick solar still’,

Desalination 422, 68–82.

Purwadianto ,D,.& Sambada ,R. (2012) ‘Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya’,

Energi Dan Manufaktur, 5(1), 83.

Velmurugan, V. Dan Srithar, K. (2007) ‘Solar Stills integrated with a mini solar

pond – analytical simulation and experimental validation’, Desalination,

216(1-3),pp.232-241. Doi: 10.1016/j.desal.2006.12.012.

Setyaji, Wahyu, dan Sambada, F. A. Rusdi. (2018) ‘Distilasi Air Energi Surya

Kain Bersekat Dengan Kolektor Pipa Pararel’, Prosiding Nasional Rekayasa

Teknologi Industri dan Informasi XIII Tahun 2018 (ReTII).

Sodha, M. S. et al. (1981) ‘Simple multiple wick sollar still; Analysis and

performance’, Solar Energi, 26(2), pp 127-131. Doi: 10.101/0038-

092X(81)90075-X.


46

LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto Alat Penelitian

Foto alat distilasi saat pengambilan data.


47

Lampiran 2. Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh

(Sumber : Jansen, 1995)


48

Lampiran 3 . Tabel Sifat Air (Cair Jenuh)

(Sumber : Jansen, 1995)


EFEK PENGAPUNG KAIN PADA EFISIENSI DISTILASI AIR...

Documents

Transcript of EFEK PENGAPUNG KAIN PADA EFISIENSI DISTILASI AIR...