KARAKTERISTIK SOLAR STILL MENGGUNAKAN ABSORBER

i

KARAKTERISTIK SOLAR STILL MENGGUNAKAN ABSORBER

SILINDER BERKAIN PADA PENJERNIHAN AIR TAWAR DAN AIR

ASIN

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan

Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh:

ANTONIUS DWI KUNCOROJATI

NIM: 175214062

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

SOLAR STILL CHARACTERISTIC USING A FABRIC CYLINDER

ABSORBER FOR PURIFICATION OF FRESH WATER AND

SALTWATER

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirement

To Obtain the Engineering Degree

In Mechanical Engineering

Arranged by:

ANTONIUS DWI KUNCOROJATI

Student Number: 175214062

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

UNIVERSITY OF SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020


vii

ABSTRAK

Pada prinsipnya distilasi merupakan cara untuk mendapatkan air bersih melalui

proses penyulingan air terkontaminasi. Pada proses penyulingan terdapat proses

perpindahan panas, penguapan, dan pengembunan. Perpindahan panas terjadi dari

sumber panas menuju air terkontaminasi. Jika air dipanaskan maka akan terjadi

proses penguapan. Uap ini jika bersentuhan dengan permukaan yang dingin akan

terjadi proses pengembunan. Pada proses distilasi hasil yang diambil adalah air

kondensatnya, zat-zat yang berbahaya akan berkurang oleh proses pemanasan.

Garam dan kotoran akan mengendap di dasar bak absorber. Permasalahan yang ada

pada alat distilasi air energi surya ini adalah masih rendahnya efisiensi yang

dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh penggunaan

silinder berkain pada alat distilasi energi surya terhadap efisiensi yang dihasikan.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan membuat model distilasi

air energi surya jenis bak. Penelitian dilakukan pada lapangan terbuka selama 8 jam.

Luas absorber pada alat distilasi yaitu 0,45 m2 dengan kaca penutup dipasang

kemiringan 15ᵒ. Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah (1) variasi

dengan jumlah massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg di sekitar absorber dengan silinder

berkain putih disetiap variasi, (2) variasi dengan jumlah massa air 6 kg, 8 kg, dan

11 kg di sekitar absorber dengan dengan silinder berkain hitam disetiap variasi, dan

(3) variasi dengan jumlah massa air garam 6 kg di sekitar absorber dengan silinder

berkain hitam. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, efisiensi tertinggi 30%

model penelitian dengan menggunakan silinder berkain putih pada massa air 6 kg.

Efisiensi tertinggi 27% model penelitian dengan menggunakan silinder berkain

hitam pada massa air 6 kg dan 11 kg dan mengalami peningkatan efisiensi sebesar

22,73% dari model pembanding. Sedangkan, massa air garam 6 kg dengan

menggunakan silinder berkain hitam menurunkan efisiensi sebesar 54,55% dari

model pembanding.

Kata kunci: distilasi, silinder berkain, massa air, efisiensi, air garam


viii

ABSTRACT

In principle, distillation is a way to get clean water through the process of distilling

contaminated water. In the distillation process, there are processes of heat transfer,

evaporation, and condensation. Heat transfer occurs from the heat source to the

contaminated water. If the water is heated, the evaporation process will occur. If

this steam comes into contact with a cold surface, a condensation process will occur.

In the distillation process, the result taken is the condensate water; the heating

process will reduce harmful substances. Salt and dirt will settle to the bottom of the

absorber tub. The problem that exists in this solar energy water distillation device

is the low efficiency produced. This study aims to analyze the effect of using a

fabric cylinder in a solar energy distillation device on the resulting efficiency. This

study used an experimental method by making a model of tub-type solar water

distillation. The research was conducted in an open field for 8 hours. The absorber

area in the distillation device is 0.45 m2 with the cover glass installed with a slope

of 15ᵒ. The variables varied in this study were (1) variations with the total mass of

water 6 kg, 8 kg, and 11 kg around the absorber with a white cloth cylinder in each

variation, (2) Variations with the total mass of water 6 kg, 8 kg, and 11 kg around

the absorber with black cloth cylinders in each variation, (3) Variations with the

mass of 6 kg brine around the absorber with black cloth cylinders. Based on the

research conducted, the highest efficiency 30% research model using a white cloth

cylinder at a water mass of 6 kg. The highest efficiency 27% of the research model

using a black cloth cylinder at a water mass of 6 kg and 11 kg and an increase in

efficiency of 22.73% from the comparison model. Meanwhile, the mass of 6 kg

brine using a black cloth cylinder reduced the efficiency by 54.55% from the

comparison model.

Keywords: distillation, fabric cylinder, water mass, efficiency, brine


xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................... v

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

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

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

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

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

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

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

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

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

1.2. Identifikasi Masalah ..................................................................................... 3

1.3. Perumusan Masalah ...................................................................................... 3

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

1.5. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4

1.6. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1. Penelitian Relevan ........................................................................................ 5

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

2.3. Persamaan yang Digunakan ......................................................................... 9

2.4. Kerangka Penelitian ................................................................................... 11

2.5. Hipotesis ..................................................................................................... 12

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 13

3.1. Metodologi Penelitian ................................................................................ 13

3.2. Diagram alir ................................................................................................ 14

3.3. Skema dan Spesifikasi Alat Penelitian ....................................................... 15

3.4. Parameter yang Divariasikan...................................................................... 17


xii

3.5. Langkah Penelitian ..................................................................................... 18

3.6. Variabel yang Diukur ................................................................................. 18

3.7. Peralatan Pendukung Pengambilan Data .................................................... 18

3.8. Langkah Pengambilan Data ....................................................................... 19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 20

4.1. Data Penelitian ........................................................................................... 20

4.2. Hasil Pengohalan Data Penelitian .............................................................. 23

4.3. Efek Variasi Massa Air Terhadap Efisiensi Alat Distilasi Konvensional

Dengan Alat Distilasi Silinder Berkain Putih ............................................ 27


Dengan Alat Distilasi Silinder Berkain Hitam ........................................... 33

4.5. Efek Massa Air Garam 6 kg Terhadap Efisiensi Alat Distilasi

Konvensional Dengan Alat Distilasi Silinder Berkain Hitam .................... 38

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 44

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 44

5.2. Saran ........................................................................................................... 44

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 45

LAMPIRAN .......................................................................................................... 47


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Model pembanding dengan model penelitian silinder berkain putih

untuk absorber berisi air 6 kg ............................................................... 20




untuk absorber berisi air 11 kg ............................................................. 21

Tabel 4. Model pembanding dengan model penelitian silinder berkain hitam





untuk absorber berisi air 11 kg ............................................................. 22

Tabel 7. Model Pembanding dengan model penelitian silinder berkain hitam

untuk absorber berisi air garam 6 kg .................................................... 22

Tabel 8. Hasil perhitungan model penelitian silinder berkain putih dengan

massa air di dalam bak 6 kg.................................................................. 23

Tabel 9. Hasil perhitungan model pembanding konvensional dengan massa

air di dalam bak 6 kg ............................................................................ 23






massa air di dalam bak 11 kg................................................................ 24


air di dalam bak 11 kg .......................................................................... 24

Tabel 14. Hasil perhitungan model penelitian silinder berkain hitam dengan





xiv






massa air di dalam bak 11 kg................................................................ 26


air di dalam bak 11 kg .......................................................................... 26


massa air garam di dalam bak 6 kg....................................................... 27


air garam di dalam bak 6 kg ................................................................. 27


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema komponen alat distilasi secara umum .................................... 7

Gambar 2. Proses-proses alat distilasi energi surya ............................................. 8

Gambar 3. Massa air yang dipanasi suatu saat .................................................. 12

Gambar 4. Diagram alir penelitian .................................................................... 14

Gambar 5. Skema dan dimensi bak distilasi yang digunakan ........................... 15

Gambar 6. Skema alat distilasi model penelitian ............................................... 16

Gambar 7. Skema dan dimensi silinder berkain ................................................ 16

Gambar 8. Skema alat distilasi energi surya jenis bak yang digunakan pada

penelitian .......................................................................................... 17

Gambar 9. Perbandingan efisiensi pada model pembanding dengan model

penelitian silinder berkain putih ...................................................... 28

Gambar 10. Beda temperatur rata-rata (∆T) model pembanding dan model

penelitian .......................................................................................... 29

Gambar 11. Perubahan beda temperatur (∆T) tiap jam pada variasi silinder

berkain putih .................................................................................... 30

Gambar 12. Perbandingan hasil air pada model pembanding dengan model


Gambar 13. Perbandingan quap pada model pembanding dengan model


Gambar 14. Perbandingan qkonveksi pada model pembanding dengan model



penelitian silinder berkain hitam ...................................................... 33

Gambar 16. Perubahan beda temperatur (∆T) rata-rata tiap jam pada variasi

silinder berkain hitam ...................................................................... 34

Gambar 17. Beda temperatur (∆T) rata-rata model pembanding dan model

penelitian .......................................................................................... 34



Gambar 19. Ilustrasi pori-pori tisu (a) putih dan (b) hitam ................................. 36


xvi





Gambar 22. Perbandingan efisiensi massa air garam pada model pembanding

dengan model penelitian silinder berkain hitam .............................. 38


penelitian silinder berkain hitam dengan 6 kg air garam ................. 39

Gambar 24. Perubahan beda temperatur rata-rata tiap jam pada variasi silinder

berkain hitam dengan 6 kg air garam ............................................... 40



Gambar 26. Perbandingan hfg rata-rata antara air tawar dengan air garam ......... 42




1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air minum merupakan kebutuhan pokok bagi makhluk hidup. Karenanya

manusia tidak dapat hidup tanpa air. Air dikonsumsi manusia setiap hari terutama

diminum. Air harus benar-benar bersih untuk diminum, tidak boleh ada zat-zat lain

yang berbahaya bagi tubuh manusia (KEMENKES RI, 2019). Berdasarkan sumber

air, terdapat dua jenis sumber air yaitu air tawar dan air asin. Air tawar adalah air

yang tidak berasa, yang terdapat dari sumber air yang berada di dalam tanah dan air

hujan. Air asin adalah air yang berasa asin, mengandung banyak larutan garam dan

larutan mineral di dalamnya. Air asin berasal dari laut dan tidak dapat dikonsumsi.

Air asin tidak dapat dikonsumsi secara langsung oleh manusia karena mempunyai

kadar garam yang tinggi. Air yang baik digunakan harus terbebas dari zat-zat yang

berbahaya dan harus memenuhi syarat kesehatan salah satunya kualitas air. Air

yang digunakan untuk kebutuhan sehari-hari harus memenuhi standar air bersih,

jika manusia mengosumsi air sembarangan maka akan timbul penyakit seperti

diare. Penyakit diare merupakan penyakit endemis Kejadian Luar Biasa (KLB)

yang sering disertai dengan kematian di Indonesia. Tahun 2017 ada 1,725 kasus

KLB diare di Indonesia, dengan 34 kematian dan jumlah penderita diare yang

dilayani di sarana kesehatan sebanyak 4,274,790 penderita dan terjadi peningkatan

menjadi 4,504,524 pada tahun 2018 di Indonesia (Kemenkes RI, 2019). Di sisi lain,

air selalu menjadi sumber daya alam yang sangat berharga. Semua ekosistem dan

aktivitas manusia di segala bidang sangat bergantung pada air, padahal di sisi lain

supply air minum di dunia lama kelamaan akan habis. Pada peneliti sebelumnya

diperoleh kesimpulan bahwa saat ini satu dari lima orang sudah tidak dapat

mengakses air minum yang bersih (Mahmoud & Mohamed, 2011). Jumlah air di

muka bumi terbatas sedangkan manusia dan spesis lain membutuhkan supply air

yang tak terbatas. Keterbatasan sumber air minum yang bersih menjadi cukup


2

meresahkan karena populasi bertambah seiring dengan semakin berkembangnya

perindustrian.

Terdapat beberapa langkah untuk menjernihkan air yang terkontaminasi

dan air laut, salah satunya dengan cara distilasi energi surya jenis bak. Pemilihan

alat ini dikarenakan murah dalam hal biaya, mudah dalam perawatan, dan mudah

untuk mengoprasikannya (Kunze, 2001). Alat distilasi air energi surya pada

umumnya terdiri dari dua komponen utama yaitu kaca penutup dan bak absorber.

Kaca penutup berfungsi sebagai tempat mengembunnya uap air sehingga

menghasilkan air bersih. Bak air juga berfungsi sebagai tempat menyerap panas

serta wadah air kotor atau air laut.

Prinsip kerja distilasi air energi surya menggunakan dua proses utama

yaitu penguapan dan pengembunan. Air yang terkontaminasi akan diuapkan dengan

memanfaatkan panas energi surya dan selanjutnya dikondensasi kembali untuk

mendapatkan air bersih. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya proses

penguapan diantaranya adalah luas permukaan zat cair, kecepatan udara di atas

permukaan destilator, dan temperatur zat cair, sedangkan faktor-faktor yang

mempengaruhi pengembunan antara lain adalah temperatur dinding pengembun

dan tekanan parsial uap (Doddy Purwadianto, FA. Rusdi Sambada, 2015).

Permasalahan yang ada pada alat distilasi energi surya adalah masih

rendahnya efisiensi. Efisiensi yang rendah salah satunya diakibatkan oleh proses

penguapan yang merupakan salah satu proses inti dari distilasi kurang optimal.

Kurang optimalnya penguapan yang terjadi pada bak distilasi disebabkan oleh

massa air yang terpanasi dalam suatu saat dan massa air disekitar bak terlalu

banyak. Jenis absorber juga akan berpengaruh dalam keoptimalan proses

penguapan. Oleh karena itu, penelitian ini akan meneliti pengaruh variasi massa air

dengan penambahan absorber silinder berkaki yang telah diselubungkan dengan

kain. Penggunaan silinder berongga dimaksudkan agar penyerapan panasnya

berbeda. Penambahan kain disekitar silinder membuat massa air yang dipanasi

dalam suatu saat akan lebih sedikit sehingga proses penguapan yang terjadi lebih

optimal. Penguapan yang optimal akan meningkatkan efisiensi alat distilasi energi

surya jenis absorber bak.


3

1.2. Identifikasi Masalah

Pada latar belakang dijelaskan bahwa pada alat distilasi energi surya ada

dua proses utama yang terjadi, yaitu penguapan dan pengembunan. Salah satu

faktor tersebut yaitu banyaknya jumlah massa air pada bak distilasi. Dengan adanya

massa air yang berbeda pada distilasi ini sangat berpengaruh pada lamanya proses

penguapan. Penguapan sendiri merupakan salah satu proses utama dalam distilasi

energi surya. Pada penelitian ini diharapkan proses penguapan lebih cepat

berlangsung dengan cara menggunakan silinder berkain, mengurangi jumlah massa

air yang dipanasi pada suatu saat dalam bak distilasi. Silinder berkain mampu

menyerap, menampung, dan menguap lebih cepat dari air yang ada di dalam bak

absorber.

1.3. Perumusan Masalah

Dari penelitian ini, didapatkan rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh jumlah massa air di dalam bak terhadap efisiensi alat

distilasi air energi surya jenis absorber bak dengan silinder berkain putih?

2. Bagaimana pengaruh jumlah massa air di dalam bak terhadap efisiensi alat

distilasi air energi surya jenis absorber bak dengan silinder berkain hitam?

3. Bagaimana pengaruh air garam terhadap unjuk kerja alat distilasi dengan

silinder berkain hitam?

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini meliputi:

1. Temperatur absorber dan temperatur kaca diasumsikan merata.

2. Kain menyelimuti silinder alumunium.

3. Temperatur absorber diamsumsikan temperatur air yang akan didistilasi.

4. Penelitian menggunakan luas absorber 0,45 m2.

5. Penutup alat distilasi menggunakan kaca dengan tebal 3 mm dan dipasang

dengan sudut kemiringan 15ᵒ.

6. Alat distilasi terbuat dari multiplek dengan tebal 2,5 cm.

7. Penelitian dilakukan selama 8 jam menggunakan energi matahari.


4

1.5. Tujuan Penelitian

1. Menganalisis efek massa air di sekitar absorber terhadap efisiensi alat

modifikasi dengan silinder berkain putih.

2. Menganalisis efek massa air di sekitar absorber terhadap efisiensi alat

modifikasi dengan silinder berkain hitam.

3. Menganalisis efek massa air garam di sekitar absorber terhadap efisiensi alat

modifikasi dengan silinder berkain hitam.

1.6. Manfaat Penelitian

1. Menambah kepustakaan mengenai teknologi distilasi dengan energi surya.

2. Dikembangkannya alat distilasi air yang efisien dan dapat diterapkan pada

masyarakat.

3. Mengurangi kekurangan dan kelangkaan air minum yang bersih.


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Penelitian Relevan

Abdullah Bilal dkk melakukan penelitian pada penyimpanan energi panas

pada distilasi air energi matahari jenis bak dengan penambahan batu apung yang

sangat berpori. Batu apung yang digunakan sangat ringan sehingga dapat

mengapung di permukaan air. Dalam penelitian ini, batu apung yang digunakan

berukuran 20 mm sebagai bahan penyimpan energi panas. Percobaan dilakukan

dengan massa air sebanyak 10 kg dengan variasi menggunakan 5 kg batu apung dan

10 kg batu apung. Efisiensi keseluruhan tanpa massa batu apung, 5kg batu apung,

dan 10 kg batu apung masing-masing sebesar 35,1%, 29,3%, dan 28,8% (Bilal et

al., 2019). Model penelitian tersebut menurunkan efisiensi alat distilasi dengan

penambahan penyimpanan energi panas (batu apung).

Aman Sharma dkk melakukan penelitian terhadap kinerja alat distilasi

konvensional dengan mengeksperimen penambahan 100 katong kapas berisi pasir

di dalam bak absorber. Penelitian dilakukan untuk memaksimalkan penyimpanan

dan penambahan luas permukaan penguapan. Percobaan dilakukan dengan massa

air sebanyak 30 kg dan 40 kg. Dengan penambahan kantong kapas berisi pasir

meningkatkan efisiensi kesuluruhan sebesar 28,96%, dan 31,31% untuk 30 kg dan

40 kg (Dumka et al., 2019).

Mohamed Fanty dkk meneliti efek penggunaan parabolic trought

collector (PTC) tetap atau pelacak pada alat distilasi air energi matahari double

slope terhadap temperatur, produktivitas, dan efisiensinya. Peneliti bereksperimen

menggunakan PTC sebagai sumber pemanas tambahan pada air di dalam bak

distilasi. Tabung penerima PTC terdiri dari tabung tembaga penyerap dengan

panjang 2,5 m dan diameter 2,54 cm yang dilapisi oleh tabung kaca sepanjang 2,5

m dan diameter 4,2 cm. Pipa heat exhanger dibuat dari pipa tembaga dengan

diameter 0,8 cm dengan panjang 20 m dan dipasang di dasar bak. Dengan

penambahan PTC semakin panas air di dalam bak maka air akan semakin mudah


6

menguap, produktifitas meningkat, dan efisiensi meningkat. Efisiensi harian yang

didapat pada kedalaman air garam 20 mm dan 30 mm pada musim panas masing-

masing adalah 36,87% dan 31,19% untuk alat distilasi model konvensional dengan

23,26% dan 19,40% untuk alat surya dengan PCT tetap. Hasil penelitian

menunjukan bahwa produktivitas alat distilasi energi matahari meningkat dengan

penurunan kedalaman air garam di dalam bak dan juga meningkat dengan adanya

penggunaan PTC. Kinerja alat distilasi di musim panas lebih besar dibandingkan

kinerja alat distilasi pada musim dingin (Fathy et al., 2018).

Z.M. Omara dkk melakukan ekperimen dengan memodifikasi absorber

tipe plat bergelombang dengan reflektor dan tanpa reflektor. Plat bergelombang

tersebut ditutupi oleh lembaran kaca bening komersial setebal 3 mm dengan

kemiringan hampir 30ᵒ secara horizontal. Dengan menggunakan plat bergelombang

dan reflektor dapat meningkatkan air hasil distilasi dibandingkan dengan model plat

bergelombang tanpa reflektor dan model konvensional. Plat bergelombang

memperluas permukaan absorber sehingga lebih sedikit air umpan yang ada di

dalam setiap saat untuk memanaskan air dan menguapkan air lebih cepat. Efisiensi

harian dengan plat bergelombang tanpa reflektor sebesar 49,3%, dan 59% untuk

plat bergelombang dengan reflektor. Produktivitas air tenaga matahari plat

bergelombang dengan reflektor meningkat sekitar 145,5% dibandingkan dengan

model konvensional (Essa et al., 2020).

Y.A.F. El-Samadony dkk melakukan penelitian dengan tujuan

mendapatkan pengaruh dari faktor bentuk radiasi yang dipertimbangkan untuk

tempat-tempat dengan lintang yang berbeda, yaitu sudut kemiringan kaca penutup.

Ini untuk melihat dimana faktor bentuk radiasi dapat diabaikan dan dimana harus

dipertimbangkan dan peningkatan prediksi teoritis kinerja termal dengan

mempertimbangkan faktor bentuk radiasi antara air garam dan kaca penutup.

Dengan bertambahnya sudut kemiringan kaca penutup, faktor bentuk radiasi

berkurang dan akibatnya produktivitas meningkat. Ada sekitar 6% hingga 18%

deviasi dalam produktivitas distilasi antara dua kasus (El-Samadony et al., 2016).


7

2.2. Landasan Teori

Sistem distilasi tenaga surya merupakan teknik yang memanfaatkan energi

matahari untuk menghasilkan air bersih dari air terkontaminasi atau air laut dimana

di dalam alat distilasi tenaga surya terjadi proses penguapan dan pengembunan

dalam sebuah ruang tertutup dan menyisakan bahan-bahan pengotor seperti bahan

anorganik dan bahan kimia (Li, 2012). Komponen utama yang terdapat pada alat

distilasi air energi surya yaitu plat absorber dan kaca penutup (Gambar 1). Plat

absorber juga berfungsi sebagai penyerap energi panas matahari yang akan

memanaskan air untuk diuapkan. Kaca penutup berfungsi sebagai kondenser untuk

pengembunan uap air. Uap air yang mengembun akan menuju talang dan akan

ditampung pada botol- botol penampung hasil air.

Gambar 1. Skema komponen alat distilasi secara umum

Proses yang terjadi pada alat distilasi terdiri dari proses radiasi (qrad),

konvensi (qkonv), penguapan (quap), dan kondensasi (pengembunan). Radiasi surya

adalah radiasi gelombang pendek yang diserap oleh plat penyerap sebuah koletor

surya dan diubah menjadi panas (Arismunandar, 1995). Plat penyerap yang baik

harus memiliki harga absorpsivitas tinggi dalam batas yang masih praktis. Plat

penyerap yang menjadi panas, memancarkan radiasi termal dalam panjang


8

gelombang yang panjang. Kerugian radiasi ini dapat dikurangi sehingga sangat

kecil dengan cara menggunakan permukaan khusus yang memiliki harga

absorpsivitas tinggi dalam daerah panjang gelombang pendek dan nilai emesivitas

rendah. Permukaan semacam itu disebut permukaan selektif.

Konveksi (qkonv) adalah fluida yang mengalir di atas suatu permukaan

padat. Suatu perpindahan panas dengan melalui aliran zat perantaranya ikut

berpindah. Jika partikel berpindah dan mengakibatkan kalor merambat, terjadilah

konveksi (Moran, 2018). Perpindahan panas konveksi dibagi menjadi dua jenis,

yaitu konveksi paksa dan konveksi alami. Apabila perpindahan fluida terjadi karena

ada bantuan dari luar dan tidak terjadi secara alami yaitu konveksi paksa.

Sedangkan disebabkan oleh gradien massa jenis yaitu konveksi alamiah (Cengel,

2004).

Gambar 2. Proses-proses alat distilasi energi surya

Penguapan (quap) adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair

dengan spontan menjadi gas. Penguapan terjadi karena diantara molekul-molekul

permukaan zat cair terdapat cukup energi panas yang mengatasi gaya kohesi sesama

molekul, kemudian molekul-molekul saling melepas. Kecepatan penguapan

tergantung pada suhu zat cair tersebut, luas permukaan zat cair, tekanan, suhu, dan


9

pergerakan udara di sekitar sehingga penguapan tersebut dapat terjadi (Rabby et al.,

2017).

Kondensasi (pengembunan) adalah pelepasan kalor dari suatu sistem yang

menyebabkan uap berubah menjadi cair. Dalam proses mengubah gas menjadi cair

dapat dilakukan dengan cara menaikan tekanannya atau dengan menurunkan

temperaturnya. Kondensasi terjadi ketika uap menyentuh permukaan yang

temperaturnya di bawah temperatur jenuh dari uap tersebut. Ketika kondensat

cairan terbentuk pada permukaan, kondensat ini akan mengalir karena pengaruh

gravitasi. Jenis fenomena kondensasi dibagi menjadi dua, yaitu kondensasi film

(film wise condensation) dan kondensasi secara tetes (dropwise condensation).

Kondensasi film terjadi ketika cairan membasahai permukaan, menyebar, dan

membentuk suatu film. Kondensasi jenis ini merupakan kondensasi yang umum

terjadi pada kebanyakan sistem. Dalam kondensasi ini kondensat berbentuk butiran,

membasahi permukaan dan jatuh bergabung membentuk lapisan cairan yang saling

menyatu. Lapisan cairan yang terbentuk akan mengalir karena gravitasi, gesekan

uap, dan lain-lain. Kondensasi secara tetes (dropwise condensation) terjadi ketika

tetesan bergerak menuruni permukaan, bergabung ketika mereka bersentuhan

dengan kondensat lainnya. Dalam kondensasi jenis ini dibutuhkan perpindahan

panas yang tinggi untuk mempertahankan terjadinya tetesasan-tetesan embun.

(Haryadi, 2015).

2.3. Persamaan yang Digunakan

Efisiensi distilasi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi yang datang

selama waktu tertentu. Efisiensi distilasi dapat dirumuskan sebagai berikut:

Ꞃ =m . hfg

Ad . ∫ G . dtt

0

x 100%

( 1 )


10

dengan Ꞃ adalah efisiensi distilasi, m adalah hasil air distilasi (ml), hfg adalah panas

laten penguapan air (kJ/kg), Ad adalah luasan absorber (m2), dt adalah lama waktu

pemanasan (detik), G adalah energi matahari yang datang (W/m2).

Adanya energi panas yang hilang melalui sisi absorber. Maka, keseimbangan energi

pada air menghasilkan:

(τα)G = qkonveksi + qrad + quap

( 2 )

Sebagian energi panas dari absorber akan dikonversikan ke kaca dengan cara

radiasi, konveksi, dan penguapan. Energi yang dikonversikan ke kaca dihitung

menggunakan persamaan:

qkonveksi = 0,884 . (Tw − Tg +Pw − Pg

268,9x10−3 − Pw x Tw)

13 x (Tw − Tg)

( 3 )

dengan qkonv adalah bagian energi surya yang terjadi karena konveksi (W/m2). Tw

adalah temperatur air (K), Tg adalah temperatur kaca penutup (K), dengan kata lain

selisih Tw dan Tg disebut ∆T (C), Pw adalah tekanan parsial uap pada temperatur air

(N/m2), Pg adalah tekanan parsial uap pada temperatur kaca (N/m2). Energi untuk

penguapan dapat dihitung dengan persamaan:

quap = 16,276x10−3 x qkonveksi (Pw − Pg

Tw − Tg)

( 4 )

dengan quap adalah energi penguapan dari absorber ke kaca (W/m2). Energi radiasi

dari absorber menuju kaca dapat dihitung dengan persamaan:

qrad = σ . εw . (Tw4 − Tg

4)

( 5 )

dengan qrad adalah energi yang terbuang dari absorber ke kaca (W/m2), σ adalah

konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 x 10−8 W/(m2.K4)), εw adalah nilai emesivitas

air. Hasil air distilasi dapat dihitung berdasarkan nilai yang diperoleh dari energi

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


11

muap =quap

hfg

( 6 )

dengan hfg adalah panas laten penguapan (kJ/kg). Energi yang digunakan selama

proses pemanasan (qc) dapat dihitung menggunakan persamaan:

qc = mc . Cp . ∆T

( 7 )

dengan qc adalah energi berguna (J/s), mc adalah massa air (kg), Cp adalah kalor

spesifik pada tekanan konstan (kJ/(kg.ᵒC)), dan ∆T adalah selisih temperatur antara

absorber dengan kaca (ᵒC).

2.4. Kerangka Penelitian

Alat distilasi yang digunakan pada penelitian ini adalah distilasi jenis air

energi surya jenis absorber bak. Penelitian ini akan dilakukan tiga variasi yaitu pada

penelitian pertama dengan menggunakan silinder berkain putih dan pengaruh massa

air di dalam bak distilasi yaitu 6 kg, 8 kg, dan 11 kg. Jumlah massa air yang sedikit

di dalam bak distilasi menyebabkan air cepat panas dan proses penguapan semakin

cepat. Sehingga memperoleh hasil yang cepat. Pada penelitian kedua dengan

menggunakan silinder berkain hitam dan pengaruh massa air dalam bak distilasi

yaitu 6 kg, 8 kg, dan 11 kg agar silider berkain warna hitam dapat menyerap panas

lebih baik dibandingkan dengan warna putih, sehingga proses penguapan akan lebih

optimal. Pada penelitian ketiga dengan menggunakan silinder berkain hitam dengan

air garam di dalam bak distilasi sebesar 6 kg, variasi ini dimaksudkan untuk

menjernihkan air laut menjadi air bersih yang aman untuk dikonsumsi dan

membandingkan air garam dan air tawar dalam unjuk kerja alat distilasi energi

surya.

Penggunaan silinder berkain dimaksudkan agar jumlah massa air yang

dipanaskan sedikit, maka proses penguapan akan terjadi lebih cepat. Adanya sifat

kapilaritas menyebabkan air naik kebagian atas permukaan silinder. Air yang

tertampung di atas permukaan silinder akan lebih cepat menguap dikarenakan

massa air yang berada di atas permukaan silinder memiliki kandungan air yang

sedikit sehingga yang dipanasi suatu saat lebih kecil dibanding dengan massa air


12

yang berada di bawah silinder. Gambar 3 menunjukan skema kapilaritas yang

terjadi pada silinder berkain.

2.5. Hipotesis

Hipotesis dalam penelitian ini adalah sebagai berikut

1. Semakin sedikit massa air yang terpanasi dalam suatu saat, semakin efektif

penguapan sehingga meningkatkan efisiensi alat distilasi energi surya jenis

absorber bak.

2. Penggunaan silinder berkain warna hitam di dalam bak absorber akan

meningkatkan efisiensi alat distilasi air energi surya karena warna hitam

mempunyai nilai absorbsivitas yang tinggi.

3. Penggunaan air garam akan mempengaruhi laju penguapan pada alat

distilasi.

Gambar 3. Massa air yang dipanasi suatu saat


13

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Metodologi Penelitian

Pengambilan data pada penelitian ini menggunakan dua alat distilasi yaitu

model pembanding (distilasi bak) dan model penelitian (distilasi bak menggunakan

12 silinder berkain). Kain yang digunakan dalam penelitian adalah jenis tisu toilet.

Silinder berongga yang digunakan dalam penelitian adalah material plat

alumunium. Pengambilan data kedua alat tersebut dilakukan satu hari setiap variasi,

dengan total pengambilan data sebanyak 7 hari. Penelitian ini menggunakan metode

ekperimen lapangan yang didahului dengan studi literatur dari jurnal tentang

penelitian distilasi air energi surya yang pernah dilakukan. Selain itu, dilakukan

juga studi literatur tentang teori-teori dasar yang mendukung hipotesis dan analisis

data.

Eksperimen diawali dengan membuat model distilasi air energi surya.

Model absorber yang digunakan pada penelitian ini adalah absorber tipe bak.

Setelah alat model penelitian dan model pembanding di buat maka langkah

selanjutnya adalah melakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan adalah uji

kebocoran. Langkah selanjutnya adalah pengambilan dan analisis data.

Pengambilan data dilakukan pada jam 08.00 sampai jam 16.00 selama 7 hari. Data

direkam sensor per 10 detik selama pengambilan data. Selanjutnya, data yang

direkam sensor diambil nilai rata-rata 60 menit. Setelah pengambilan data selesai

selanjutnya akan dilakukan pengolahan data dan menyusun artikel ilmiah. Artikel

ilmiah yang telah disusun akan diseminarkan dan akan diperbaiki untuk menjadi

naskah skripsi.


14

3.2. Diagram alir

Diagram alir penelitian ini diperlukan untuk mempermudah dalam pelaksanaan

proses analisa. Diagram alir dapat dilihat seperti Gambar 4.

Tidak

Konsep perancangan

Studi literatur

Mulai

Persiapan alat dan bahan

Studi lapangan

Pembuatan alat distilasi energi surya

Pengambilan data dan pengolahan data

Menganalisis dan menyusun skripsi

Ya

Selesai

Apakah alat distilasi lulus uji

kebocoran

Gambar 4. Diagram alir penelitian


15

3.3. Skema dan Spesifikasi Alat Penelitian

Bak Distilasi

Bak distilasi yang digunakan dalam penelitian berbahan dasar multiplek

dengan ukuran 82 cm x 63 cm. Bak distilasi memiliki ketebalan 2,5 cm. Tinggi bak

bagian depan berukuran 15 cm dan tinggi bagian belakang 31 cm. Bagian

permukaan atas bak menggunakan kaca dengan ketebalan 3 mm dengan kemiringan

15ᵒ. Dinding bagian dalam bak absorber dilapisi dengan alumunium foil.

Permukaan bawah absorber memiliki ukuran 77 cm x 58 cm. Gambar 5 menunjukan

skema dan dimensi bak distilasi.

Gambar 5. Skema dan dimensi bak distilasi yang digunakan

Silinder berkain

Alat distilasi menggunakan silinder berkain sebagai model penelitian.

Silinder yang digunakan adalah silinder berkaki yang diselimuti kain dan tisu.

Silinder berbahan dasar plat alumunium dengan bentuk silinder berongga. Seluruh

permukaan silinder dicat hitam dengan tujuan agar silinder dapat menyerap panas

lebih baik. Silinder yang digunakan memiliki panjang 55 cm dengan diameter 6 cm.

Silinder berkaki yang berada di dalam alat distilasi berjumlah 12 dan ditunjukan

pada Gambar 6, kaki silinder memiliki tinggi 3 cm sehingga silinder tidak

menyentuh permukaan air. Tisu yang digunakan untuk menyelimuti silinder adalah


16

tisu toilet. Tisu menyelimuti silinder hingga kedua ujung menyentuh dasar bak. Tisu

yang digunakan pada penelitian adalah tisu putih dan tisu yang diberi tinta hitam.

Skema silinder berkain ditunjukan pada Gambar 7.

Gambar 6. Skema alat distilasi model penelitian

Gambar 7. Skema dan dimensi silinder berkain

Pada variasi air garam, garam yang digunakan adalah garam dapur.

Penelitian menggunakan air garam sebanyak 300 gr/L. Pengambilan data dilakukan

Bak distilasi

12 silinder berkaki


17

pada lapangan terbuka selama 8 jam. Bak diletakan pada rangka pendukung dan

menghadap ke utara. Radiasi matahari diukur menggunakan solarmeter. Skema alat

distilasi digambarkan secara rinci pada Gambar 8 yang terdiri dari (1) alat distilasi

jenis bak, (2) rangka alat distilasi, (3) kaca penutup, (4) saluran keluar air distilasi,

dan (5) tempat penampung air bersih, (6) dudukan alat distilasi.

Gambar 8. Skema alat distilasi energi surya jenis bak yang digunakan pada

penelitian

3.4. Parameter yang Divariasikan

Pada penelitian ini terdapat beberapa parameter yang akan divariasikan diantaranya

sebagai berikut:

1. Variasi jumlah massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg pada model pembanding

(konvensional) dan model penelitian (silinder berkain putih).

2. Variasi jumlah massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg pada model pembanding

(konvensional) dan model penelitian (silinder berkain hitam).

3. Variasi massa air garam 6 kg pada model penelitian (silinder berkain hitam).


18

3.5. Langkah Penelitian

Secara rinci analisis yang akan dilakukan akan dibagi menjadi tiga kelompok

sebagai berikut:

1. Menganalisis efek jumlah massa air di dalam alat distilasi yaitu 6 kg, 8 kg,

dan 11 kg. Penelitian akan membandingkan model pembanding

(konvensional) dengan model penelitian (silinder berkain putih).

2. Menganalisis efek jumlah massa air di dalam alat distilasi yaitu 6 kg, 8 kg,

dan 11 kg. Penelitian akan membandingkan model pembanding


3. Menganalisis efek penggunaan air garam di dalam alat distilasi pada model

penetilian (silinder berkain hitam) dengan massa air 6 kg.

3.6. Variabel yang Diukur

1. Temperatur kaca, Tg (ᵒC).

2. Temperatur absorber, Tw (ᵒC).

3. Volume air hasil distilasi, m (liter).

4. Energi panas matahari yang datang pada alat, G (watt/m2).

5. Lama waktu pengambilan data, t (detik).

3.7. Peralatan Pendukung Pengambilan Data

Digunakan beberapa peralatan untuk mendukung proses pengambilan data

diantaranya:

1. Dallas Semiconductor Temperature Sensor (TDS), yaitu sensor untuk

mengukur temperatur yang diletakan pada beberapa titik alat distilasi model

pembanding dan model penelitian.

2. Microcontroller Arduino Uno, yaitu mikrokontroler yang digunakan untuk

membaca hasil sensor yang dipasang pada alat distilasi model pembanding

dan model penelitian.

3. Solarmeter, yaitu alat untuk mengukur energi matahari yang datang ke alat

distilasi model pembanding dan model penelitian.


19

4. Etape Liquid Level Sensor, yaitu alat untuk mengukur ketinggian air

distilasi pada wadah bak hasil.

5. Gelas Ukur, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur air hasil distilasi.

3.8. Langkah Pengambilan Data

Penelitian dimulai dengan pengecekan dan uji coba kebocoran alat distilasi, dan

berakhir pada pengolahan dan analisis data. Secara rinci, langkah-langkah

penelitian sebagai berikut:

1. Menyiapkan alat distilasi jenis absorber bak sesuai Gambar 8 dan peralatan

pendukung pengambilan data.

2. Sebelum melakukan pengambilan data, periksa kebocoran alat, sisi luar

kaca dibersihkan dari debu agar energi matahari yang datang dapat

diteruskan secara optimal, dan periksa kondisi sensor.

3. Melakukan pengambilan data setiap variasi yang dilakukan, yaitu :

a) Variasi jumlah massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg pada model pembanding

(konvensional) dan model penelitian (silinder berkain putih).

b) Variasi jumlah massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg pada model pembanding


c) Variasi penggunaan massa air garam 6 kg di dalam alat distilasi pada

model penelitian (silinder berkain hitam).

4. Data akan direkam tiap 10 detik selama 8 jam dengan temperatur

lingkungan. Data yang direkam antara lain: temperatur kaca (Tg),

temperatur absorber (Tw), energi matahari yang diterima alat (G), dan

jumlah air yang dihasilkan pada alat distilasi (m).

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

sampai persamaan (7).


20

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Penelitian

Pengambilan data pada penelitian ini dilakukan selama 8 jam, data direkam sensor

per 10 detik selama pengambilan data. Selanjutnya, data yang direkam sensor

diambil nilai rata-rata tiap 60 menit. Berikut adalah data-data yang diperoleh selama

penelitian.

Tabel 1. Model pembanding dengan model penelitian silinder berkain putih untuk

absorber berisi air 6 kg

Jam Ke

Model Pembanding Model Penelitian

Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi

Matahari Kaca Bak Kaca Bak

T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 35,82 33,58 0 41,32 46,02 0 434,13 2 41,36 44,27 16 48,91 55,81 69 517,74 3 48,06 55,56 42 55,24 63,10 283 584,79 4 51,26 63,11 58 54,23 63,01 459 581,58 5 52,43 64,75 158 49,08 57,99 655 554,60 6 51,20 63,90 330 52,53 61,46 722 560,90 7 50,75 63,83 650 51,36 59,88 850 555,25 8 46,72 59,57 930 45,65 53,12 910 524,87



Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 37,06 36,77 0 41,64 45,95 0 421,83 2 43,61 48,25 39 49,14 55,60 56 491,19 3 47,24 57,43 141 49,28 57,16 162 502,15 4 51,98 63,73 163 54,54 63,66 289 527,30 5 57,61 70,12 358 58,38 67,13 447 539,89 6 54,37 68,85 584 49,80 57,91 566 501,07 7 48,92 61,68 717 47,77 55,70 658 480,76 8 46,19 57,55 810 44,18 51,45 760 448,54


21



Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 32,44 32,41 0 34,89 37,36 0 277,29 2 38,94 39,91 3 43,11 47,41 30 379,31 3 41,43 47,26 9 42,95 47,91 57 373,37 4 47,60 53,40 28 51,64 57,97 106 451,30 5 48,27 57,70 114 48,12 54,75 193 450,51 6 45,85 56,64 174 43,77 50,25 261 424,26 7 47,55 57,38 281 46,93 54,03 322 429,79 8 40,40 52,01 360 37,68 45,22 400 395,81

Tabel 4. Model pembanding dengan model penelitian silinder berkain hitam untuk


Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 30,41 31,32 0 32,53 36,37 0 188,22 2 35,38 37,48 17 38,71 45,12 40 282,09 3 40,67 47,00 78 43,40 51,05 109 309,99 4 40,22 48,20 148 41,33 48,63 154 322,68 5 43,64 53,19 185 44,13 52,34 261 319,67 6 45,05 53,94 229 46,09 54,26 314 330,49 7 39,43 51,16 283 36,13 43,12 371 295,00 8 36,91 44,98 350 36,58 41,61 420 275,82



Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 35,91 36,32 0 40,05 45,58 0 318,26 2 42,47 45,17 15 48,97 56,41 54 445,51 3 50,11 58,54 78 55,65 65,40 202 532,85 4 51,77 63,19 175 52,17 61,47 311 525,14


22

Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

5 50,07 61,46 324 48,53 56,84 414 490,40 6 50,74 61,69 435 51,00 59,93 477 480,81 7 45,35 57,31 537 44,37 52,57 550 452,03 8 45,45 54,86 640 44,88 52,43 640 430,74



Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 37,28 35,03 0 42,52 46,74 0 437,53 2 40,88 43,85 82 45,51 51,93 22 449,00 3 47,73 53,51 124 53,90 62,32 99 538,78 4 52,65 62,64 198 56,22 65,79 234 575,22 5 56,59 67,38 227 58,97 68,51 409 606,52 6 56,06 68,14 336 55,11 63,91 579 588,31 7 51,62 65,01 496 48,68 57,22 702 541,85 8 48,61 59,51 650 47,50 54,78 790 510,02

Tabel 7. Model Pembanding dengan model penelitian silinder berkain hitam untuk

absorber berisi air garam 6 kg

Jam Ke


Temperatur Hasil

Air

Temperatur Hasil

Air

Radiasi


T2 T1 T3 T5 G

(°C) (°C) (ml) (°C) (°C) (ml) (W/m2)

1 38,78 43,17 0 44,85 51,96 0 485,84 2 47,34 59,95 20 52,94 63,39 91 564,24 3 53,82 71,56 51 57,81 72,35 223 641,30 4 57,95 75,99 70 60,00 79,82 296 694,20 5 59,88 79,13 191 60,64 84,22 348 719,28 6 58,43 78,14 400 59,02 84,09 440 704,16 7 51,06 69,71 789 52,19 73,25 480 656,92 8 40,90 58,19 1110 41,82 57,81 500 584,14


23

4.2. Hasil Pengohalan Data Penelitian

Tabel 8. Hasil perhitungan model penelitian silinder berkain putih dengan massa

air di dalam bak 6 kg

Jam

ke

∆T Pw Pg hfg qkonv quap qrad G md Ꞃ

(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 4,70 9,53 7,42 2391,76 0,00 0,00 30,47 434,13 0,00 0

2 6,90 15,93 11,11 2368,05 4,44 50,49 48,52 517,74 0,15 9

3 7,86 22,88 15,47 2350,17 9,01 138,12 58,84 584,79 0,63 23

4 8,78 22,78 14,69 2350,39 11,18 167,63 65,40 581,58 1,03 28

5 8,91 17,80 11,21 2362,71 16,01 192,42 63,35 554,60 1,47 33

6 8,93 21,13 13,44 2354,21 12,58 176,09 65,53 560,90 1,62 30

7 8,52 19,55 12,64 2358,10 13,51 178,11 61,74 555,25 1,90 31

8 7,48 13,87 9,34 2374,58 17,04 168,00 51,13 524,87 2,04 30

Tabel 9. Hasil perhitungan model pembanding konvensional dengan massa air di

dalam bak 6 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 -2,24 4,98 5,57 2421,53 0,01 0,03 -13,34 434,13 0,00 0

2 2,91 8,68 7,43 2395,97 1,75 12,16 18,70 517,74 0,04 2

3 7,50 15,72 10,62 2368,66 1,87 20,67 52,44 584,79 0,09 3

4 11,85 22,88 12,58 2350,16 1,50 21,21 87,11 581,58 0,13 4

5 12,32 24,74 13,37 2346,12 3,07 46,05 91,69 554,60 0,35 8

6 12,70 23,77 12,54 2348,20 5,58 80,30 93,67 560,90 0,74 14

7 13,08 23,69 12,25 2348,37 9,53 135,70 96,24 555,25 1,46 24

8 12,85 19,26 9,89 2358,84 14,38 170,56 91,03 524,87 2,08 31



Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 4,31 9,49 7,54 2391,92 -0,01 -0,07 28,00 421,83 0,00 0

2 6,47 15,76 11,24 2368,54 3,66 41,55 45,49 491,19 0,13 8

3 7,88 17,06 11,33 2364,75 6,69 79,19 55,84 502,15 0,36 15

4 9,12 23,49 14,92 2348,81 6,89 105,37 68,21 527,30 0,65 19

5 8,76 27,66 18,14 2340,21 7,36 130,20 67,68 539,89 1,00 23

6 8,10 17,72 11,65 2362,93 11,39 138,76 57,75 501,07 1,27 26

7 7,93 15,84 10,46 2368,31 12,53 138,38 55,47 480,76 1,47 27

8 7,27 12,71 8,63 2378,63 15,42 140,54 49,03 448,54 1,70 30


24


dalam bak 8 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 -0,29 5,85 5,93 2413,92 -0,02 -0,08 -1,74 421,83 0,00 0

2 4,64 10,73 8,37 2386,38 3,49 28,81 30,74 491,19 0,09 6

3 10,19 17,29 10,16 2364,10 6,05 68,89 71,63 502,15 0,31 13

4 11,74 23,57 13,07 2348,63 4,10 59,61 86,84 527,30 0,37 11

5 12,51 31,69 17,46 2332,79 5,61 103,84 97,66 539,89 0,80 19

6 14,47 29,92 14,80 2335,96 8,31 141,32 110,72 501,07 1,31 27

7 12,77 21,36 11,11 2353,67 11,49 150,02 92,23 480,76 1,61 30

8 11,35 17,40 9,61 2363,80 13,34 148,85 79,48 448,54 1,81 32



Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 2,47 6,03 5,31 2412,52 0,02 0,07 14,88 277,29 0,00 0

2 4,29 10,26 8,16 2388,42 2,80 22,25 28,26 379,31 0,07 6

3 4,96 10,53 8,08 2387,20 3,51 28,18 32,71 373,37 0,13 7

4 6,33 17,77 12,83 2362,77 3,07 38,98 45,52 451,30 0,24 8

5 6,63 15,09 10,65 2370,63 5,24 57,02 46,21 450,51 0,43 12

6 6,48 11,93 8,45 2381,54 7,38 64,47 43,37 424,26 0,58 14

7 7,10 14,54 10,00 2372,37 6,53 67,85 49,09 429,79 0,72 15

8 7,54 9,13 6,13 2393,68 11,50 74,45 47,87 395,81 0,90 18


dalam bak 11 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 -0,03 4,70 4,71 2424,31 0,01 0,02 -0,19 277,29 0,00 0

2 0,97 6,88 6,54 2406,43 0,35 2,02 6,02 379,31 0,01 1

3 5,83 10,18 7,46 2388,77 0,60 4,56 38,01 373,37 0,02 1

4 5,80 14,07 10,36 2373,90 1,01 10,49 40,09 451,30 0,06 2

5 9,43 17,53 10,74 2363,44 2,87 33,66 66,69 450,51 0,26 7

6 10,79 16,62 9,44 2366,01 3,95 42,76 75,11 424,26 0,39 10

7 9,82 17,25 10,34 2364,22 5,15 59,01 69,13 429,79 0,63 13

8 11,61 13,09 7,06 2377,27 7,89 66,54 77,13 395,81 0,81 16


25

Tabel 14. Hasil perhitungan model penelitian silinder berkain hitam dengan massa


Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 3,84 5,73 4,73 2414,89 0,06 0,25 22,77 188,22 0,00 0

2 6,41 9,08 6,46 2393,92 5,82 38,65 40,87 282,09 0,12 10

3 7,65 12,44 8,28 2379,61 7,81 69,09 51,29 309,99 0,31 16

4 7,31 10,95 7,42 2385,45 9,33 73,32 47,95 322,68 0,44 17

5 8,22 13,32 8,61 2376,47 10,67 99,43 55,60 319,67 0,75 23

6 8,17 14,71 9,56 2371,83 9,68 99,23 56,27 330,49 0,90 22

7 6,99 8,16 5,66 2398,74 17,47 101,70 43,57 295,00 1,07 25

8 5,03 7,53 5,79 2402,35 17,92 100,90 31,22 275,82 1,21 27


dalam bak 6 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 0,92 4,46 4,27 2426,89 -0,01 -0,02 5,25 188,22 0,00 0

2 2,10 6,06 5,45 2412,24 2,60 12,43 12,69 282,09 0,04 4

3 6,32 10,04 7,17 2389,40 5,26 38,82 41,06 309,99 0,18 12

4 7,98 10,70 7,00 2386,50 7,29 55,04 52,01 322,68 0,33 16

5 9,54 13,91 8,39 2374,42 5,79 54,52 64,71 319,67 0,41 16

6 8,89 14,47 9,05 2372,59 5,68 56,43 60,87 330,49 0,51 16

7 11,73 12,51 6,71 2379,35 7,44 59,87 77,25 295,00 0,63 19

8 8,08 9,01 5,89 2394,26 10,35 65,15 51,01 275,82 0,78 22



Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 5,52 9,30 6,94 2392,83 0,00 -0,02 35,51 318,26 0,00 0

2 7,44 16,42 11,15 2366,58 3,46 39,99 52,45 445,51 0,12 9

3 9,75 25,51 15,80 2344,52 6,07 98,42 73,83 532,85 0,45 18

4 9,31 21,14 13,19 2354,18 8,20 113,96 68,17 525,14 0,70 21

5 8,31 16,78 10,89 2365,54 10,54 121,70 58,60 490,40 0,93 24

6 8,93 19,60 12,41 2357,96 8,91 116,71 64,64 480,81 1,07 23

7 8,19 13,47 8,72 2375,93 12,32 116,12 55,55 452,03 1,23 24

8 7,55 13,38 8,96 2376,26 12,43 118,24 51,27 430,74 1,43 26


26


dalam bak 8 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 0,41 5,71 5,59 2415,00 -0,01 -0,03 2,47 318,26 0,00 0

2 2,70 9,10 7,88 2393,80 1,50 11,01 17,51 445,51 0,03 2

3 8,43 18,29 11,84 2361,37 3,08 38,28 60,39 532,85 0,18 7

4 11,42 22,98 12,92 2349,95 4,46 63,89 84,19 525,14 0,39 12

5 11,39 21,13 11,82 2354,21 7,13 94,84 82,62 490,40 0,73 19

6 10,94 21,36 12,24 2353,66 7,83 106,13 79,71 480,81 0,97 21

7 11,96 17,19 9,19 2364,38 10,36 112,75 83,34 452,03 1,20 24

8 9,41 15,17 9,24 2370,35 11,50 117,94 64,86 430,74 1,43 26



Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 4,22 9,90 7,90 2390,03 -0,01 -0,07 27,62 437,53 0,00 0

2 6,41 13,03 9,27 2377,49 1,68 15,98 43,60 449,00 0,05 3

3 8,42 22,03 14,44 2352,10 3,28 48,05 62,42 538,78 0,22 9

4 9,57 25,99 16,27 2343,54 5,15 85,19 72,81 575,22 0,52 14

5 9,54 29,47 18,69 2336,79 6,47 119,00 74,39 606,52 0,92 19

6 8,79 23,77 15,37 2348,20 9,06 140,93 65,98 588,31 1,30 23

7 8,54 17,11 10,97 2364,61 12,61 147,39 60,38 541,85 1,57 26

8 7,28 15,11 10,31 2370,55 13,57 145,59 50,61 510,02 1,77 27


dalam bak 11 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 -2,25 5,35 6,00 2418,08 -0,01 -0,04 -13,59 437,53 0,00 0

2 2,97 8,48 7,24 2396,99 9,06 61,49 19,01 449,00 0,18 13

3 5,78 14,15 10,43 2373,64 5,86 61,25 39,98 538,78 0,28 11

4 10,00 22,38 13,53 2351,30 5,03 72,52 73,77 575,22 0,44 12

5 10,79 27,97 16,58 2339,61 3,84 65,95 82,78 606,52 0,51 11

6 12,08 28,97 16,13 2337,72 4,70 81,32 92,80 588,31 0,75 13

7 13,39 25,05 12,82 2345,46 6,95 103,30 99,44 541,85 1,11 18

8 10,90 19,20 10,94 2358,99 9,67 119,21 77,87 510,02 1,46 22


27


air garam di dalam bak 6 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 7,11 13,05 8,95 2377,40 0,02 0,19 48,18 485,84 0,00 0

2 10,45 23,19 13,74 2349,48 4,49 66,15 77,46 564,24 0,20 11

3 14,54 34,98 17,63 2327,23 5,55 107,67 114,75 641,30 0,50 16

4 19,81 47,88 19,67 2308,43 4,59 106,36 163,22 694,20 0,66 15

5 23,58 56,98 20,30 2297,23 3,93 99,53 198,62 719,28 0,78 14

6 25,07 56,69 18,73 2297,56 4,26 104,81 209,64 704,16 0,99 15

7 21,06 36,37 13,21 2324,97 5,54 99,23 162,80 656,92 1,08 15

8 15,99 17,63 7,61 2363,16 9,02 91,89 109,88 584,14 1,12 15

Tabel 21. Hasil perhitungan model pembanding konvensional dengan massa air

garam di dalam bak 6 kg

Jam

ke


(ᵒC) (kPa) (kJ/kg) (W/m2) (kg/m2) (%)

1 4,39 8,18 6,49 2398,60 -0,02 -0,13 27,76 485,84 0,00 0

2 12,61 19,62 10,22 2357,92 1,19 14,44 89,72 564,24 0,04 2

3 17,74 33,78 14,38 2329,20 1,38 24,62 137,05 641,30 0,11 4

4 18,03 40,88 17,76 2318,11 1,22 25,35 144,73 694,20 0,16 4

5 19,25 46,56 19,55 2310,17 2,41 55,02 158,04 719,28 0,43 7

6 19,71 44,71 18,19 2312,69 4,38 95,98 160,02 704,16 0,90 13

7 18,65 31,11 12,45 2333,81 10,05 163,70 141,17 656,92 1,77 24

8 17,29 17,97 7,25 2362,22 20,21 203,84 118,51 584,14 2,49 33


Dengan Alat Distilasi Silinder Berkain Putih

Pemberian silinder berkain putih pada alat distilasi energi surya dengan

absorber jenis bak berpengaruh pada proses distilasi yakni membuat laju penguapan

pada alat penelitian berlangsung lebih cepat, hal tersebut dikarenakan distilasi

silinder berkain memiliki sifat yang mudah menyerap dan menampung air. Bagian

kain yang menampung air tersebut akan menguap lebih cepat dari air yang berada

disekitar pengapung di dalam bak distilasi. Ketika air pada kain sudah menguap,

maka kain akan kembali menyerap air yang ada di dalam bak distilasi dan dapat

menguap lebih cepat dibandingkan dengan model konvensional.


28


penelitian silinder berkain putih

Gambar 9 menunjukan perbandingan efisiensi model pembanding dan

model penelitian pada variasi massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg. Model penelitian

pada variasi massa air 6 kg dan 8 kg mengalami penurunan efisiensi. Pada massa

air 6 kg efisiensi model penelitian menurun 3,23% dari model pembanding.

Sedangkan pada massa air 8 kg, efisiensi model penelitian menurun 6,25% dari

model pembanding. Pada variasi massa air 11 kg, efisiensi model penelitian

meningkat 12,5% dari model pembanding.

Efisiensi alat distilasi air energi surya sendiri dipengaruhi oleh beberapa

faktor, yaitu perbedaan temperatur (∆T) antara temperatur absorber dengan

temperatur kaca, quap, dan qkonveksi. Gambar 10 menunjukan nilai beda temperatur

rata-rata dari waktu ke waktu selama 8 jam pengambilan data. Nilai ∆T ini

berpengaruh terhadap proses penguapan dan pengembunan.

Gambar 10 menunjukan perbedaan temperatur (∆T) rata-rata yang didapat

alat model pembanding dan model penelitian pada variasi massa air 6 kg, 8 kg, dan

11 kg. Pada model penelitian mengalami penurunan perbedaan temperatur rata-rata

sebesar 12,51% pada massa air 6 kg, pada massa air 8 kg sebesar 22,65%, dan pada

massa air 11 kg sebesar 15,49%. Perbedaan temperatur kaca dan temperatur

absorber (∆T) merupakan salah satu faktor tinggi atau rendanya unjuk kerja alat

3132

16

30 30

18

0

5

10

15

20

25

30

35

6 8 11

Efis

ien

si (

%)

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


29

distilasi yang didapat. Nilai perbedaan temperatur yang tinggi mempercepat proses

perpindahan uap dari absorber ke kaca sehingga proses distilasi akan mendapatkan

hasil yang optimal.

Gambar 10. Beda temperatur rata-rata (∆T) model pembanding dan model penelitian

Gambar 11 menunjukan pada jam ke 1 pengambilan data untuk variasi 6

kg model pembanding, 8 kg model pembanding, dan 11 kg model pembanding

temperatur kaca lebih tinggi dari pada temperatur absorber. Hal ini disebabkan

perbedaan faktor kapasitas panas dan massa antara kaca dan air. Massa air di dalam

bak absorber dan kapasitas panas air jauh lebih besar dibandingkan dengan massa

kaca dan kapasitas panas kaca, sehingga untuk memanaskan massa air yang ada di

dalam bak absorber membutuhkan waktu yang sangat lama. Inilah yang

menyebabkan pada menit awal temperatur absorber lebih rendah dibandingkan

temperatur kaca sehingga menghasilkan nilai negatif pada jam ke 1, ∆T mulai

bernilai positif pada jam ke 2 yang mana temperatur absorber lebih tinggi

dibandingkan temperatur kaca. Hal tersebut disebabkan air mempunyai kapasitas

panas yang lebih besar dibandingkan kaca. Karena mempunyai kapasitas panas

yang lebih besar, air dapat menyimpan panas lebih banyak dari kaca. Selain itu

karena kapasitas panas kaca lebih kecil dibanding air maka temperatur kaca lebih

mudah turun dibanding air jika panas yang sudah tersimpan di kaca berpindah ke

8,879,67

6,78

7,76 7,48

5,73

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

6 8 11

∆T

rata

-rat

a (ᵒ

C)

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


30

lingkungan. Pada gambar 11 menunjukan ∆T tertinggi diperoleh model

penmbanding dengan massa air 8 kg.

Gambar 11. Perubahan beda temperatur (∆T) tiap jam pada variasi silinder berkain

putih

Gambar 12 menunjukan hasil air yang diperoleh dari proses distilasi pada

model pembanding sebesar 930 ml (2080 ml/m2 per hari) pada massa air 6 kg, pada

massa air 8 kg sebesar 810 ml (1810 ml/m2 per hari), dan pada massa air 11 kg

sebesar 360 ml (810ml/m2 per hari). Hasil air distilasi pada model penelitian sebesar

910 ml (2040 ml/m2 per hari) pada massa air 6 kg, pada massa air 8 kg sebesar 760

ml (1700 ml/m2 per hari) dan pada variasi massa air 11 kg sebesar 400 ml (900

ml/m2 per hari).

Gambar 12 menunjukan model pembanding dan model penelitian dengan

massa air 6 kg di dalam bak absorber memiliki hasil air yang lebih baik

dibandingkan dengan variasi massa air lainnya. Salah satu faktor penyebabnya

adalah jumlah energi matahari yang datang lebih besar dibandingkan dengan variasi

lainnya. Semakin tinggi intensitas radiasi matahari maka perpindahan panas dan

penguapan akan terjadi lebih cepat sehingga hasil air banyak didapatkan.

Faktor penyebab lain dari banyaknya hasil air yang didapatkan pada massa

air 6 kg di dalam bak absorber dibandingkan dengan variasi lainnya adalah semakin

banyak massa air di dalam bak absorber maka semakin lama proses perpindahan

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

1 2 3 4 5 6 7 8

∆T

(ᵒC

)

Jam ke

6 kg penelitian 8 kg penelitian 11 kg penelitian

6 kg pembanding 8 kg pembanding 11 kg pembanding


31

panas dan juga penguapan sehingga hasil air yang didapatkan sedikit. Model

pembanding dengan massa air 11 kg di dalam bak absorber memilki hasil lebih

sedikit dibandingkan dengan variasi lainnya. Hal ini disebabkan massa air yang ada

di dalam bak absorber sangat banyak dan energi matahari yang datang mengalami

penurunan sebesar 26,25% dari variasi massa air 6 kg, sehingga membutuhkan

waktu yang sangat lama untuk memanaskan air yang ada di dalam bak absorber.



Gambar 13. Perbandingan quap pada model pembanding dengan model penelitian

silinder berkain putih

930

810

360

910

760

400

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

6 8 11

Has

il (m

l)

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian

171

149

67

168

141

74

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

6 8 11

qu

ap(W

/m2 )

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


32

Faktor lainnya yang mempengaruhi hasil distilasi adalah quap. Nilai quap

menunjukan besarnya energi yang digunakan untuk proses penguapan air (quap)

yang merupakan fungsi hasil air distilasi. Oleh karena itu, nilai quap dapat menjadi

indikator seberapa besar air yang dapat diuapkan. Gambar 13 menunjukan semakin

besar massa air yang ada di dalam alat distilasi akan menurunkan nilai quap, semakin

dikit massa air yang ada di dalam alat distilasi akan menaikan nilai quap. Pada variasi

jumlah massa air 6 kg memiliki nilai quap paling besar. Nilai quap model penelitian

mengalami penurunan sebesar 1,75% pada massa air 6 kg dan pada massa air 8 kg

sebesar 5,37%. Sedangkan model penelitian pada massa air 11 kg nilai quap

meningkat sebesar 10,45%.

Gambar 14 menunjukan setelah dilakukan perhitungan laju aliran panas

konveksi pada model pembanding sebesar 14,38 W/m2 pada massa air 6 kg, pada

massa air 8 kg sebesar 13,34 W/m2, dan pada massa air 11 kg sebesar 7,89 W/m2.

Pada model penelitian sebesar 17,04 W/m2 pada massa air 6 kg, pada massa air 8

kg sebesar 15,42 W/m2, pada massa air 11 kg sebesar 11,50 W/m2. Hasil terbesar

didapatkan dengan massa air 6 kg pada model penelitian dan model konvensional.



14,3813,34

7,89

17,04

15,42

11,50

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

6 8 11

qko

nve

ksi(W

/m2 )

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


33


Dengan Alat Distilasi Silinder Berkain Hitam


penelitian silinder berkain hitam

Gambar 15 menunjukan perbandingan efisiensi model konvensional dan

model penelitian pada massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg. Dapat diketahui bahwa model

penelitian mengalami kenaikan sebesar 22,73% dari model pembanding untuk

massa air 6 kg dan 11 kg, sedangkan pada massa air 8 kg efisiensi model penelitian

dan model pembanding sama besar. Model penelitian rata-rata memiliki nilai

efisiensi yang jauh lebih besar dibandingkan model pembanding yang disebabkan

silinder berkain warna hitam. Pemberian kain hitam yang menyelimuti silinder

membuat air lebih cepat menguap dan hasil akan lebih baik, hal ini dikarenakan

kain hitam dapat menyerap panas lebih baik dibandingkan dengan kain putih,

sehingga kain hitam dapat menyerap dan menampung air lebih cepat. Bagian kain

yang menampung air tersebut akan menguap lebih cepat dari air yang berada di

sekitar pengapung di dalam bak distilasi. Ketika air pada kain sudah menguap, kain

akan kembali menyerap air yang berada di bawah silinder di dalam bak distilasi dan

kain akan menampung dan menguapkan air yang sudah berada di atas permukaan

silinder.

22

26

22

2726

27

0

5

10

15

20

25

30

35

6 8 11

Efis

ien

si (

%)

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


34

Gambar 16. Perubahan beda temperatur (∆T) rata-rata tiap jam pada variasi

silinder berkain hitam

Gambar 17. Beda temperatur (∆T) rata-rata model pembanding dan model

penelitian

Gambar 16 dan 17 menunjukan nilai ∆T merupakan salah satu faktor

penguapan dalam alat distilasi. Dari Gambar 16 dapat dilihat pada jam ke 1 model

penelitian selalu lebih unggul dari model pembanding sampai jam ke 4. Setelah

melewati jam ke 4 model pembanding selalu lebih unggul dari model penelitian.

Nilai ∆T mengidentifikasikan kemampuan alat distilasi untuk melakukan

penguapan. Penguapan dan pengembunan adalah faktor terpenting di dalam proses

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

1 2 3 4 5 6 7 8

∆T

(ᵒC

)

Jam ke

6 kg penelitian 8 kg penelitian 11 kg penelitian

6 kg pembanding 8 kg pembanding 11 kg pembanding

6,94

8,337,96

6,70

8,12 7,85

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

6 8 11

∆T

rata

-rat

a (ᵒ

C)

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


35

alat distilasi. Proses penguapan dimulai dari absorber menuju kaca, sedangkan

proses pengembunan terjadi pada kaca bagian bawah. Nilai ∆T dipengaruhi oleh

energi matahari yang datang. Semakin tinggi energi matahari yang datang maka

proses penguapan akan semakin baik, karena dalam proses distilasi energi panas

akan sangat mempengaruhi temperatur absorber. Sedangkan absorber berfungsi

untuk menyerap panas matahari yang nantinya akan digunakan untuk memanaskan

air yang berada di dalam alat distilasi. Air yang panas akan lebih mudah menguap.



Gambar 18 menunjukan perbandingan hasil distilasi model pembanding

dan model penelitian pada variasi massa air 6 kg, 8 kg, dan 11 kg. Pada grafik

menunjukan peningkatan pada massa air 6 kg sebesar 20%, massa air 8 kg tidak

terjadi peningkatan, dan massa air 11 kg sebesar 21,54%. Hal tersebut disebabkan

perbedaan pori-pori tisu akibat penambahan tinta. Tinta yang terserap oleh tisu akan

merekat pada area di sekitar dinding dalam pori-pori yang menyebabkan

berkurangnya diameter pori-pori pada tisu seperti ilustrasi Gambar 19.

Gambar 19 menunjukan ilustrasi pori-pori tisu putih dan hitam. Sebuah

tisu yang ideal terdiri atas struktur pori-pori yang besar dengan porositas tinggi

untuk menyerap cairan dalam volume yang besar dengan cepat. Tinta mampu

mengubah struktur pori-pori menjadi lebih sempit sehingga terjadi penurunan daya

serap dan massa serap tisu (Alfathy, 2017). Oleh karena itu, tisu hitam yang terserap

350

640 650

420

640

790

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

6 8 11

Has

il (m

l)

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


36

dan tertampung di atas permukaan silinder lebih sedikit dibandingkan dengan tisu

putih sehingga massa air yang sedikit ini membuat air lebih cepat untuk dipanaskan.

Semakin cepat pemanasan air mengakibatkan penguapan yang terjadi semakin

cepat, sehingga pada model penelitian mendapatkan hasil air yang optimal.

Gambar 19. Ilustrasi pori-pori tisu (a) putih dan (b) hitam

Gambar 15 dan 18 menunjukan hasil air tidak berbanding lurus dengan

efisiensi alat distilasi karena intensitas radiasi matahari yang berbeda. Pada variasi

massa air 6 kg rata-rata intensitas radiasi matahari sebesar 290,50 W/m2, massa air

8 kg sebesar 459,57 W/m2, massa air 11 kg sebesar 530,91 W/m2. Karena efisiensi

distilasi merupakan perbandingan antara jumlah energi panas yang digunakan

dalam proses penguapan air dengan jumlah energi panas yang datang selama waktu

pemanasan.

Gambar 20 menunjukan laju aliran panas penguapan pada model peneltian

dengan massa air 6 kg memiliki selisih sebesar 35,64%, pada massa air 11 kg

sebesar 18,49%, sedangkan pada massa air 8 kg memiliki hasil yang sama besarnya.

Laju penguapan yang tinggi akan meningkatkan hasil distilasi. Dapat dilihat pada

Gambar 18 dan 20 semakin besar laju penguapan maka semakin besar juga hasil air

yang didapatkan. Laju penguapan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi

hasil distilasi. Laju penguapan menunjukan besarnya energi yang digunakan untuk

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

laju penguapan dapat menjadi indikator seberapa besar air yang dapat diuapkan.


37



Gambar 21 menunjukan perbandingan nilai qkonveksi antara model

pembanding dengan model penelitian. Nilai qkonveksi model penelitian selalu lebih

besar dari model konvensional. Nilai qkonveksi model penelitian mengalami

peningkatan sebesar 73,14% pada massa air 6 kg, 8,08% pada massa air 8 kg, dan

40,33% pada massa air 11 kg.



65

118 119

101

118

146

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

6 8 11

qu

ap(W

/m2 )

Massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian

10,3511,50

9,67

17,92

12,4313,57

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

6 8 11

qko

nve

ksi (

W/m

2 )

massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


38

4.5. Efek Massa Air Garam 6 kg Terhadap Efisiensi Alat Distilasi

Konvensional Dengan Alat Distilasi Silinder Berkain Hitam

Gambar 22. Perbandingan efisiensi massa air garam pada model pembanding

dengan model penelitian silinder berkain hitam

Gambar 22 menunjukan perbandingan efisiensi model pembanding

dengan model penelitian pada massa air garam 6 kg di dalam alat distilasi. Model

pembanding memiliki efisiensi sebesar 33% sedangkan model penelitian memiliki

efisiensi sebesar 15%. Efisiensi model penelitian mengalami penurunan sebesar

54,55% dari model pembanding.

Gambar 23 menunjukan perbandingan hasil air distilasi model

pembanding dengan model penelitian pada massa air garam 6 kg di dalam alat

distilasi. Hasil distilasi model pembanding dengan model penelitian memiliki

selisih sebesar 610 ml. Hal ini disebabkan silinder berkain lebih sulit untuk

menyerap air garam dibandingkan dengan air tawar, karena perbedaan massa jenis

dan viskositas. Massa jenis air garam sebesar 1,3 g/cm3 dan massa jenis air tawar

sebesar 1 g/cm3. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel

semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi. Oleh karena perbedaan massa

jenis dan viskositas, air garam di dalam alat distilasi sulit untuk diserap kain dan

mengalami kekeringan pada kain karena membutuhkan waktu yang sangat lama

untuk menampung air ke permukaan atas silinder. Kekeringan yang terjadi pada

33

15

0

5

10

15

20

25

30

35

6

Efis

ien

si (

%)

Massa air garam (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


39

silinder berkain akan mempersulit mengalirnya air garam dari bak ke silinder

berkain pada waktu berikutnya, bahkan dapat menghentikan aliran air garam dari

bak absorber ke atas permukaan silinder berkain dan penguapan menjadi tidak

optimal.

Pada pernyataan sebelumnya, dijelaskan bahwa air garam sulit untuk

diserap kain dan mengalami kekeringan. Oleh karena itu pada model penelitian

variasi air garam dengan massa air 6 kg penguapan hanya terjadi pada air garam

yang berada di bawah silinder berkain. Penguapan yang terjadi tidak optimal karena

uap air garam yang dihasilkan akan terhalang oleh 12 silinder berkain sehingga

hasil air model penelitian yang diperoleh lebih sedikit dibandingkan dengan model

pembanding. Model penelitian mengalami penurunan hasil air sebesar 54,96%.

Gambar 24 menunjukan perbedaan temperatur model pembanding dengan

model penelitian pada massa air garam 6 kg. Model pembanding dan model

penelitian memiliki perbedaan temperatur yang tinggi dibandingkan dengan variasi

lainnya. Temperatur absorber yang tinggi akan menghasilkan penguapan yang

optimal, sedangkan temperatur kaca yang rendah akan menghasilkan pengembunan

yang optimal.


penelitian silinder berkain hitam dengan 6 kg air garam

1110

500

0

200

400

600

800

1000

1200

6

Has

il (m

l)

Massa air garam (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


40

Gambar 24. Perubahan beda temperatur rata-rata tiap jam pada variasi silinder

berkain hitam dengan 6 kg air garam

Gambar 24 menunjukan perbedaan temperatur antara absorber dengan

kaca yang sangat besar dengan variasi yang lainnya. Hal ini disebabkan karena

energi matahari yang datang (G) sebesar 631,26 W/m2 dan kecepatan angin sangat

besar dibandingkan dengan variasi lain menyebabkan temperatur air yang ada di

dalam absorber akan sangat tinggi. Sedangkan sensor temperatur kaca diletakan di

atas permukaan kaca sehingga pada saat pengambilan data, kecepatan angin yang

sewaktu-waktu sangat besar mengakibatkan penurunan drastis termperatur di

permukaan kaca. Oleh karena itu perbedaan temperatur antara temperatur air dalam

absorber dengan temperatur air permukaan kaca (∆T) sangat tinggi.

Gambar 25 menunjukan perbandingan nilai quap pada model pembanding

dan model penelitian dengan massa air garam 6 kg di dalam alat distilasi. Nilai quap

model penelitian mengalami penurunan sebesar 54,92%. Suatu zat cair akan

menguap apabila molekul-molekul yang selanjutnya berubah menjadi uap. Ketika

zat lain terlarut dalam air maka bahan dari zat tersebut akan menjadi partikel-

partikel, yang nantinya partikel ini akan mengikat partikel air dan akan mengurangi

kemampuan untuk membebaskan diri menjadi uap. Dengan kata lain molekul-

molekul air akan memerlukan energi yang lebih tinggi untuk menguap. Sehingga,

apabila kalor yang diberikan akan digunakan sebagai penambahan energi untuk

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

1 2 3 4 5 6 7 8

∆T

(ᵒC

)

Jam ke

6 kg pembanding 6 kg penelitian


41

membebaskan diri dari partikel-partikel zat terlarut. Semakin banyak partikel zat

terlarut maka semakin besar pula energi yang digunakan untuk membebaskan diri

dan waktu yang diperlukan larutan untuk mencapai kenaikan suhu yang ditentukan

juga semakin besar (Putri et al., 2015). Dengan kata lain semakin tinggi titik didih

maka semakin besar juga energi yang dibutuhkan untuk memanaskan air dan waktu

yang diperlukan sangat besar untuk mencapai kenaikan suhu (Murase et al., 2006).



Pada Gambar 26 menunjukan perbandingan hfg rata-rata 6 kg air tawar di

dalam alat distilasi dengan 6 kg air garam, hfg merupakan energi yang diperlukan

air untuk menguap. Temperatur air semakin tinggi maka semakin kecil nilai hfg,

sehingga air hanya memerlukan sedikit energi untuk menguap. Semakin tinggi

temperatur air maka semakin mudah untuk menguap, sehingga temperatur air yang

tinggi membutuhkan energi yang lebih sedikit untuk menguap pada massa air yang

sama. Sebaliknya jika temperatur air rendah maka semakin besar energi yang

diperlukan untuk menguapkan air.

Gambar 26 menunjukan massa 6 kg air tawar di dalam alat distilasi

memiliki nilai hfg rata-rata pada model pembanding sebesar 2391,95 kJ/kg, pada

model penelitian sebesar 2390,41 kJ/kg, pada model pembanding massa 6 kg air

garam di dalam alat distilasi model pembanding sebesar 2340,34 kJ/kg, dan

203,84

91,89

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

6 air garam

qu

ap(W

/m2 )

Jumlah massa air total (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


42

2330,68 kJ/kg pada model penelitian. Air garam mengalami penurunan nilai hfg

rata-rata sebesar 2,16% pada model pembanding, dan 2,50% pada model penelitian.

Pada penelitian ini air tawar membutuhkan energi yang lebih tinggi dibandingkan

dengan air garam. Sedangkan menurut teori seharusnya dengan adanya garam di

dalam air maka energi yang digunakan juga semakin besar dan waktu yang

diperlukan untuk mencapai kenaikan suhu yang ditentukan semakin besar. Hal ini

disebabkan karena perbedaan energi matahari yang datang pada saat pengambilan

data antara air tawar dan air garam. Energi matahari yang datang rata-rata 290,50

W/m2 pada air tawar sedangkan air garam energi matahari yang datang sebesar

631,26 W/m2. Energi matahari yang datang mengalami peningkatan sebesar

117,30%.

Gambar 26. Perbandingan hfg rata-rata antara air tawar dengan air garam

Gambar 27 menunjukan perbandingan qkonveksi model pembanding dengan

model penelitian pada massa air garam 6 kg di dalam alat distilasi. Model penelitian

mengalami penurunan sebesar 11,19 W/m2 daripada model penelitian, qkonveksi

merupakan rugi-rugi pada alat distilasi. Rugi-rugi yang dimaksud adalah energi

yang berpindah dari air yang tertampung dalam absorber ke permukaan kaca bagian

dalam secara konveksi. Dari gambar dibawah nilai tertinggi didapatkan pada model

pembanding sebesar 20,21 W/m2. Sedangkan nilai terendah didapat pada model

penelitian sebesar 9,02 W/m2.

2391,95

2340,34

2390,41

2330,68

290,50

631,26

0

100

200

300

400

500

600

700

2200

2220

2240

2260

2280

2300

2320

2340

2360

2380

2400

6 kg air tawar 6 kg air garam

G m

atah

ari (

W/m

2 )

hfg

rata

-rat

a (k

J/kg

)

hfg model pembanding hfg model penelitian G matahari


43



20,21 9,020,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

6 air garam

qko

nve

ksi(W

/m2)

massa air (kg)

Model Pembanding

Model Penelitian


44

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap variasi massa air pada

model silinder berkain putih, variasi massa air pada model silinder berkain hitam,

variasi massa air garam pada model silinder berkain hitam, disimpulkan bahwa:

1. Model penelitian silinder berkain putih pada variasi massa air 11 kg

meningkatkan efiesiensi alat distilasi sebesar 12,5% dari model

pembanding, dengan hasil air 400 ml selama 8 jam. Sedangkan model

penelitian variasi massa air 6 kg dan 8 kg menurunkan efisiensi sebesar

3,23% dan 6,25% dari model pembanding.

2. Model penelitian silinder berkain hitam pada massa air 6 kg dan 11 kg

meningkatkan efisiensi alat distilasi sebesar 22,73% dari model

pembanding, dengan hasil air 420 ml dan 790 ml selama 8 jam. Sedangkan

model penelitian silinder berkain hitam massa air 8 kg tidak mengalami

peningkatan atau penurunan efisiensi dari model pembanding dengan

efisiensi sebesar 26%.

3. Penggunaan massa air garam 6 kg di dalam alat distilasi model penelitian

menurunkan efisiensi sebesar 54,55% dari model pembanding, dengan hasil

distilasi 500 ml selama 8 jam.

5.2 Saran

Saran dari penulis untuk memperbaiki penelitian-penelitian berikutnya, yaitu:

1. Menggunakan alat ukur yang lebih baik dan presisi agar data yang

dihasilkan dapat lebih valid dan minim kesalahan.

2. Hasil penelitian akan semakin baik jika data kecepatan angin saat penelitian

bisa dicatat.


45

DAFTAR PUSTAKA

Alfathy, R. M. (2017). Analisis Variasi Warna Terhadap Kualitas Daya Serap Dan

Kuat. 2(1), 25–27.

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

Paramita.

Bilal, A., Jamil, B., Haque, N. U., & Ansari, A. (2019). Groundwater for

Sustainable Development Investigating the e ff ect of pumice stones sensible

heat storage on the performance of a solar still. Groundwater for Sustainable

Development, 9(May), 100228. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100228

Cengel, Y. A. (2004). Heat Transference a Practical Approach. MacGraw-Hill,.

https://doi.org/10.1007/978-3-642-20279-7_5

Doddy Purwadianto, FA. Rusdi Sambada, I. G. K. P. (2015). Efek Kapilaritas

Absorber Pada Unjuk Kerja Destilasi Air Energi Surya Jenis Vertikal. Ilmiah

Widya Teknik.

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 Energy Storage, 25(August), 100888.

https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100888

El-Samadony, Y. A. F., El-Maghlany, W. M., & Kabeel, A. E. (2016). Influence of

glass cover inclination angle on radiation heat transfer rate within stepped solar

still. Desalination, 384, 68–77. https://doi.org/10.1016/j.desal.2016.01.031

Essa, F. A., Abdullah, A. S., & Omara, Z. M. (2020). Rotating discs solar still: New

mechanism of desalination. Journal of Cleaner Production, 275, 123200.

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123200

Fathy, M., Hassan, H., & Salem Ahmed, M. (2018). Experimental study on the

effect of coupling parabolic trough collector with double slope solar still on its

performance. Solar Energy, 163(January), 54–61.

https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.01.043

Haryadi, S. (2015). Pengaruh Arah Aliran Air Pendingin Pada Proses Pirolisis

Limbah Plastik. Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang, 92.

Kemenkes RI. (2019). Profil Kesehatan Indonesia 2018 [Indonesia Health Profile

2018]. http://www.depkes.go.id/resources/download/pusdatin/profil-

kesehatan-indonesia/Data-dan-Informasi_Profil-Kesehatan-Indonesia-

2018.pdf

KEMENKES RI. (2019). Profil Kesehatan Indonesia Tahun 2019. In Kementrian

Kesehatan Repoblik Indonesia (Vol. 42, Issue 4).

Kunze, H. (2001). A new approach to solar desalination for small- and medium-


46

size use in remote areas. Desalination, 139(1–3), 35–41.

https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00292-2

Li, R. X. (2012). Design and realization of 3-DOF welding manipulator control

system based on motion controller. Energy Procedia, 14, 931–936.

https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.12.887

Mahmoud, M., & Mohamed, A. (2011). Utilization of Fresnel Lens Solar Collector

in Water Heating for Desalination By Humidification-Dehumidification

Process. Iwtc.Info, 1–12. http://iwtc.info/wp-

content/uploads/2011/07/G76.pdf

Moran, M. J. (2018). Engineering thermodynamics. In Mechatronic Systems,

Sensors, and Actuators: Fundamentals and Modeling.

Murase, A., Sakamoto, S., Suzuki, Y., Kawase, T., & Kobayashi, T. (2006). Effects

of dividing frequency in filtering for dichotic presentation to reduce masking

to a consonant by the preceding vowel. Acoustical Science and Technology,

27(4), 245–247. https://doi.org/10.1250/ast.27.245

Putri, L. M. A., Prihandono, T., & Supriadi, B. (2015). Pengaruh Konsentrasi

Larutan Terhadap Laju Kenaikan Suhu Larutan. Jurnal Pembelajaran Fisika,

6(2), 147–153.

Rabby, H., Suwandi, & Wibowo, E. (2017). Analisa Pengaruh Temperature,

Kelembaban, Intensitas Cahaya, Lama Penyinaran Dan Konsentrasi Larutan

Terhadap Penguapan Air Garam Dalam Distilator. Fakultas Teknik Elektro,

4(1), 572–579.


47

LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto alat distilasi

Bak distilasi model penelitian Bak distilasi model pembanding

Alat distilasi model penelitian Alat distilasi model pembanding


48

Embun model penelitian Embun model pembanding

Lampiran 2. Tabel sifat air (cair jenuh)


49

Lampiran 3. Tabel sifat air dan uap jenuh


50

Lampiran 4. Gambar peralatan pendukung

Microcontroller Arduino Uno

Sumber: https://www.distrelec.de/en/microcontroller-board-uno-arduino-

a000066/p/11038919

Etape Liquid Level Sensor

Sumber: https://www.adafruit.com/product/463

Solarmeter Dallas Semiconductor Temperature Sensor

Sumber: https://expresswindowfilms.com/shop/tools/meters/edtm-sp1065-digital-

btu-solar-power-meter/


https://www.distrelec.de/en/microcontroller-board-uno-arduino-a000066/p/11038919

https://www.distrelec.de/en/microcontroller-board-uno-arduino-a000066/p/11038919

https://www.adafruit.com/product/463

https://expresswindowfilms.com/shop/tools/meters/edtm-sp1065-digital-btu-solar-power-meter/

https://expresswindowfilms.com/shop/tools/meters/edtm-sp1065-digital-btu-solar-power-meter/

KARAKTERISTIK SOLAR STILL MENGGUNAKAN ABSORBER

Documents

Transcript of KARAKTERISTIK SOLAR STILL MENGGUNAKAN ABSORBER