KAJI EKSPERIMENTAL UNTUK MENINGKATKAN PERFORMASI DESTILASI SURYA BASIN TIGA TINGKAT MENGGUNAKAN BEBERAPA BAHAN PENYIMPAN PANAS

Transkripsi

1 KAJ EKSPERMENTAL UNTUK MENNGKATKAN PERFORMAS DESTLAS SURYA BASN TGA TNGKAT MENGGUNAKAN BEBERAPA BAHAN PENYMPAN PANAS Oleh : Mulyanef, Melda Sari, Wira Mario, dan Henry Nasution Jurusan Teknik Mesin Universitas Bung Hatta smulyanef@yahoo.com Astrak Tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan prestasi dari alat destilasi surya asin tiga tingkat dengan menggunakan eragai ahan penyimpan panas (aluminium, stainless steel dan seng), alat uji destilasi surya ini dapat erproduksi terus menerus selama 24 jam. luas kolektor agian awah 0,65 m 2, agian tengah 0,4 m 2 dan agian atas 0,4 m 2. Prinsip kerja alat yaitu radiasi matahari diruah menjadi energi panas pada kolektor, panas akan terkumpul di dalam plat penyerap dan memanaskan air laut yang erada pada setiap asin. Untuk meningkatkan produktivitas air ersih, diletakkan ahan penyimpan panas pada asin agian awah. Hasil pengujian menunjukkan pemakaian stainlees steel seagai penyimpan panas dapat menghasilkan produktivitas air ersih leih tinggi diandingkan dengan ahan penyimpan panas dari seng dan aluminium. Kata kunci : Destilasi, asin ertingkat, Tenaga Surya, penyimpan panas. PENDAHULUAN ndonesia yang diseut seagai negara maritim, dua per tiga luas wilayah ndonesia merupakan lautan. Di tengah kepungan air laut itu ternyata masih ada eerapa tempat yang mengalami kekurangan air, terutama mengenai ketersedian air ersih. Akiatnya, masyarakatnya harus memeli untuk mendapatkan air ersih. Keutuhan akan air ersih selama ini sangat tergantung dari ketersediaan alam. Sehingga ila terjadi musim kemarau maka di eragai daerah pesisir pantai akan terjadi kekeringan yang mengakiatkan ketersediaan air ersih sangat sulit untuk dipenuhi. Disatu sisi tersedia cukup anyak air laut akan tetapi tidak dapat dikonsumsi langsung oleh masyarakat. Untuk pemanfaatan air laut terseut menjadi air ersih dapat dilakukan dengan cara destilasi menggunakan tenaga matahari. Destilasi adalah salah satu cara untuk memperoleh air ersih, dimana air laut dipanaskan sehingga terjadi penguapan dan terjadi pemisahan dari unsur-unsur yang terkandung di dalamnya dengan air tawar. Proses destilasi dianggap seagai salah satu cara yang paling sederhana karena sudah dikenal eraad-aad yang lalu dan seperti kita ketahui ahwa energi surya akan selalu ada dan tidak mempunyai efek samping terhadap lingkungan. Penelitian destilasi surya asin triple (tiga tingkat) telah dilakukan oleh Mulyanef dkk (2010) yaitu luas kolektor 1,45 m 2, plat penyerap dari aluminium dengan ketealan 1 mm, ahan isolasi dari gaus dengan ketealan 5 cm, dan kemiringan kaca penutup 15 o. Dari hasil penelitian didapat produktifitas tertinggi yaitu untuk 100 ml/8.5 jam untuk asin 1(awah), 5 ml/8.5 jam untuk asin 2 (tengah) dan 35 ml/8.5 jam untuk asin 3 (atas). Kelemahan dari alat diatas adalah tidak menggunakan ahan penyimpan panas dan tidak dapat dioperasikan pada malam hari Destilasi Surya Destilasi adalah proses pemisahan garam dan mineral lainnya dari air laut dan air payau dengan cara pemanasan guna mendapatkan air murni (air ersih). Pada proses destilasi tenaga surya, air laut dipanaskan dengan tenaga surya di dalam kolektor kemudian uap air yang dihasilkan dikondensasikan untuk memperoleh air tawar. Proses ini menghasilkan air tawar yang sangat tinggi kemurnianya diandingkan dengan proses lain. Jurnal Teknik Mesin Vol.2, No. 1, Oktoer 2012 :

2 1.2 Material Penyimpan Panas Masukan energi dari matahari eruah dengan waktu dan pada umumnya tidak seirama dengan keutuhan sehingga diperlukan penyimpan panas. Beerapa hal yang harus diperhatikan pada waktu memilih, merencanakan material penyimpan panas adalah a) ekonomis dan murah, ) tidak mempengaruhi sifat air yang ada pada asin, c) kemampuan material menyimpan panas harus tinggi, d) tidak mudah korosi. Air karena panas spesifiknya yang tinggi merupakan zat penyimpan yang sering digunakan, namun kelemahanya adalah ahwa didaerah yang eriklim dingin, air perlu dicampur dengan zat anti eku. Menurut J. P Holman (1993) nilai kapasitas kalor (ρ c ) yang rendah erarti energi yang erpindah melalui ahan yang diserap yang digunakan untuk menaikkan suhu jumlahnya leih sedikit, jadi energi yang dapat dipindahkan leih anyak. Berarti material atau ahan yang agus untuk menyimpan panas adalah ahan yang memiliki nilai kapasitas kalor yang tinggi. Tael 1. Kapasitas kalor eerapa material Nama material Nilai Kapasitas Kalor (J/m 3 0 C) Seng 2,7 x 10-6 Stainless steel 4,81 x 10-6 Aluminium 2,1 x 10-6 Batu pasir 1,63 x 10-8 Batu granit 2,2 x 10-8 Baja (C = 0,5%) 3,66 x Kesetimangan Energi Destilasi Surya Tiga Tingkat. Dalam menuliskan keseimangan energi perlu diuat asumsi seagai erikut : Kaca penutup dan permukaan air laut pararel dimana mempunyai luas area yang sama. Kapasitas panas dari kaca penutup, asin linear, dan isolasi diaaikan pada perandingan kapasitas panas air pada setiap asin. Kanal Suatu gradien temperatur tidak terjadi sepanjang ketealan dari kaca penutup dan kerendahan air dalam asin. Sistem yang terjadi peningkatan tekanan udara dan kehilangan panas dari samping diaaikan. Keseimangan energinya pada Gamar 1. dapat dituliskan seagai erikut : Untuk Basin Linear h ( T Tw 1 ) U ( T Ta Dimana : k / x g3 g2 g 1w1 danu Untuk massa air pada asin agian awah Basin linear ) (1) ' h( T Tw ) ( Mw 1Cw / A )( dtw 1/ dt) h ( Tw 1T 1) (2) w1 g Dimana : w1 g3 g 2 g1 w1 h rgs h 4 h 3 h 2 h 1 h U h h rgs Kaca penutup Gamar 1. Skema Destilasi Surya Basin Tiga Tingkat Untuk kaca penutup agian awah g1 ( w1 g1 1 g1 Basin atas Basin tengah Basin awah ' h T T ) h ( T T ) (3) ` solasi Jurnal Teknik Mesin Vol.2, No. 1, Oktoer 2012 :

3 Dimana : g1 g3 g 2 g1 Untuk massa air pada asin agian tengah h1 ( Tg 1T ) ( Mw 2Cw / A )( dtw 2/ dt) h 2( Tw 2T 2) g (4) Dimana : g3 g 2 Untuk kaca penutup agian tengah g 2 2 ( g 2 3 g 2 h T T ) h ( T T ) (5) Dimana : g 2 g3 Untuk massa air pada diawah asin h T T ) ( M C / A)( dt/ dt) h ( T T ) (6) 3( g2 w 4 g3 Dimana : g3 Untuk di atas kaca penutup h4 ( Tw 3Tg 3) hrgs ( Tg 3T s) hcga ( Tg 3 T ) g3 a (7) Dimana : g 3 g3 Untuk produktivitas asin P h ( T T ) L (8) hi ei wi gi / P ( P ) x3600 (9) 3 ht i 1 24 h hi P dt ( P ht ) (10) 2.2 Alat Ukur yang Digunakan untuk Pengujian Adapun alat yang digunakan pada pengujian ini adalah seagai erikut : 1. Solarimeter. Solarimeter erfungsi untuk mengukur intesitas radiasi matahari. Merk solarimeter yang digunakan The Eppley Black and White. 2. Termometer Digital, Termometer digital erfungsi untuk mengukur temperatur. 3. Termometer Air Raksa, Termometer Alkohol erfungsi untuk mengukur temperatur lingkungan. 4. Termokopel Tipe K, Termokopel ini erfungsi untuk mengukur temperatur plat kolektor, temperatur air. Untuk pemacaannya digunakan termometer digital merk APPA52 K- Type (Chrome- Alumel). 5. Stopwatch, Stopwatch digunakan untuk menentukan waktu pengamilan data. 6. Gelas ukur, Gelas ukur erfungsi untuk penampung dan mengukur jumlah air ersih yang dihasilkan. Efisiensi desalinasi Pdt. L d x100% (11) A t 2. METODOLOG PENELTAN 2.1 Waktu dan Tempat Pengujian terhadap alat desalinasi surya menggunakan kolektor plat datar dengan tipe tiga asin akan dilakukan April 2012 ertempat di samping Laoratorium Prestasi Mesin, Jurusan Teknik Mesin FT - Universitas Bung Hatta. Jurnal Teknik Mesin Vol.2, No. 1, Oktoer 2012 :

4 Kaca Penutup Basin 3 ( Basin Atas ) Basin 2 ( Basin Tengah ) Basin 1 ( Basin Bawah ) Plat Penyerap Media penyimpan panas Rangka Penampung Kondensat solasi Gamar 2. Destilator Surya dengan Basin Bertingkat Tiga Tael 1. Data huungan antara media penyimpan panas dengan produktivitas kondensat rata-rata dari jam (siang). Huungan antara media penyimpan panas dengan produktivitas kondensat pada jam (siang). Media Penyimpan Panas Produktivitas kondensat (ml) ntensitas rata-rata (T) Basin 1 Basin 2 Basin 3 (W/m 2 ) Aluminium 175, ,34 Stainlees steel 389,2 86,3 326,1 425,25 Seng 299,4 57,9 216,8 479,02 Produktivitas kondensat (ml) Alumunium Stainlees steel Seng Basin1 (ml) Basin2 (ml) Basin3 (ml) Gamar 3. Grafik huungan antara media penyimpan panas dengan produktivitas kondensat. Jurnal Teknik Mesin Vol.2, No. 1, Oktoer 2012 :

5 2.3 Cara Kerja Alat Bahan penyimpan panas (stainlees steel, seng dan aluminium) diletakkan pada di atas plat penyerap asin agian awah. Air laut dimasukkan kedalam setiap asin, radiasi matahari akan yang menyinari plat penyerap yang erada pada asin awah. Dengan adanya plat penyerap dan ahan penyimpan panas akan memantu pemanasan air laut pada setiap asin hingga malam hari sehingga air laut pada setiap asin dapat menguap. Air laut pada setiap asin akan menguap dan naik ke atas dan uap air akan menempel pada kaca penutup disetiap asin secara kontiniu. Akiat adanya peredaan temperatur pada setiap asin dengan lingkungan maka terjadi kondensasi pada setiap kaca penutup dan mengalir mengikut kemiringan kaca penutup kemudian ditampung pada penampung kondensat. Dari Tael 2 dan Gamar 3 terlihat ahwa dengan menggunakan media penyimpan panas pada produktivitas destilator menjadi leih anyak. Pada gamar 3. diperlihatkan ahwa produktivitas air ersih tertinggi terdapat pada asin 1 (801,6 ml ) dengan media penyimpan panas stainlees steel, kemudian disusul oleh media penyimpan dari seng (574,1 ml) dan media penyimpan panas dari aluminium (337,9ml). Produktivitas destilator rata-rata perhari pada pengujian siang hari 1713,6 ml. 3. HASL DAN PEMBAHASAN Huungan antara Media Penyimpan Panas dengan Produktivitas Kondensat pada Jam (malam). Tael 2. Data huungan antara media penyimpan panas dengan produktivitas kondensat pada jam (malam) Media Produktivitas kondensat (ml) Kapasitas kalor Penyimpan Panas Basin 1 Basin 2 Basin 3 J/m 3 0 C Aluminium 116,6 19,7 89,2 2,1 x 10-6 Stainlees steel 255,6 67,3 277,2 4,81 x 10-6 Seng 123,6 28,7 96,8 2,7 x 10-6 Produktifitas Kondensat Gamar 4. Grafik perandingan antara media penyimpan panas dan produktivitas kondensat Jurnal Teknik Mesin Vol.2, No. 1, Oktoer 2012 :

6 Dari Tael 3 dan Gamar 4 terlihat ahwa dengan menggunakan media penyimpan panas pada produktivitas destilator menjadi leih anyak. Pada gamar 4, diperlihatkan ahwa produktivitas air ersih tertinggi terdapat pada asin 1 (599,8 ml ) dengan media penyimpan panas stainlees steel, kemudian disusul oleh media penyimpan dari seng (249,1 ml) dan media penyimpan panas dari aluminium (225,3 ml). Produktivitas destilator rata-rata perhari pada pengujian malam hari 1074,2 ml. Dari Tael 2 dan Tael 3 terlihat ahwa dengan media penyimpan panas dari ahan stainless steel mempunyai produktivitas kondensat tertinggi yaitu seesar 1401,4 ml diandingkan dengan nilai media penyimpan panas dari ahan seng dan aluminium. 4. KESMPULAN Dari hasil pengujian alat destilasi surya menggunakan kolektor plat datar asin tiga tingkat diperoleh kesimpulan seagai erikut : 1. Dengan menggunakan ahan penyimpan panas, produktivitas kondensat yang dihasilkan menjadi leih anyak. Dari ketiga ahan penyimpan panas yang digunakan, pemakaian ahan stainlees steel dapat menghasilkan produktivitas air ersih tertinggi yaitu seesar 1.401,4 ml/24 jam, diandingkan dengan ahan penyimpan panas seng seesar 823,2 ml/24 jam dan ahan aluminium seagai ahan penyimpan panas menghasilkan produktivitas air ersih seesar 563,2 ml/24 jam. DAFTAR PUSTAKA Arismunandar W Teknologi Rekasaya Surya, Jakarta: PT. Pradnya Paramita. Ekadewi E.H Jurnal, Pengaruh Jarak Kaca Ke Plat Terhadap Panas Yang Diterima. Jurnal Teknik Mesin, Universitas Kristen Petra Suraaya. El-Seaii A.A Thermal Performance of a Triple-Basin Solar Still, Journal Desalination, 174(2005) Holman JP Perpindahan Kalor. Diterjemahkan oleh E. Jasjfi, Erlangga, Jakarta. Mulyanef, Dianviviyanthi dan Masfan, Studi Eksperimental Destilasi Surya Trople-Basin Menggunakan Kolektor Plat Datar. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Sains dan Teknologi,hal , Fakultas Teknologi ndustri- Universitas Bung Hatta, Padang. Othman, M. Yusof. Dan Kamaruzzaman, S, Teknologi Tenaga Surya Universitas Keangsaan Malaysia, Malaysia. Sujito Penelitian Penyerap Surya Untuk Peralatan Desalinasi Air Laut Jenis Solar Still, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. 2. ntensitas radiasi matahari sangat mempengaruhi produktivitas air ersih yang dihasilkan pada setiap asinnya, semakin tinggi intensitas radiasi matahari yang diterima kolektor plat penyerap maka akan semakin tinggi produktivitas air ersih yang dihasilkan dan egitu juga sealiknya semakin rendah intensitas radiasi matahari yang diterima kolektor plat penyerap maka akan semakin rendah produktivitas air ersih yang dihasilkan. Jurnal Teknik Mesin Vol.2, No. 1, Oktoer 2012 :