Analisa Kinerja Alat Destilasi Penghasil Air Tawar dengan Sistem Evaporasi Uap Tenaga Surya Oleh: Dewi Jumineti 4210 100 010
Outline Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Desain alat Metodologi Grafik dan Analisa Hasil Percobaan Kesimpulan dan Saran
Rumusan Masalah Apakah alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya dapat menghasilkan air tawar dengan kualitas air layak minum? Bagaimana karakteristik dan kinerja dari alat destilasi dengan teknologi sistm evaporasi uap tenaga surya?
Tujuan Tujuan dari Skripsi ini adalah merancang prototipe alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya dan mengetahui karakteristik dan kinerja dari alat destilasi dengan teknologi sistem evaporasi uap tenaga surya yang mencakup : Distribusi temperatur di dalam apparatus evaporator. Daya yang dihasilkan terhadap intensitas matahari. Pengaruh sudut kemiringan panel apparatus terhadap daya yang dihasilkan panel evaporator. Efisiensi sistem evaporasi uap tenaga surya.
Batasan Masalah Analisa skripsi tidak mencakup analisa ekonomi. Analisa skripsi tidak mencakup kondensor yang digunakan.
Desain Sistem Evaporasi Uap Tenaga Surya Keterangan : 1. Penyangga 2. Tanki air payau 3. Stop valve 4. Selang flexible 5. Pipa Kapiler 6. Header tube evaporator 7. Tube evaporator 8. Kaca TC : Thermocouple PT : Pressure transducer θ : Sudut kemiringan panel evaporator Gambar 1.1 Desain Alat Destilasi dengan Sistem evaporasi uap tenaga surya yang direncanakan
Dimensi Alat Destilasi: Dimensi Prototipe 1. Dimensi Panel Apparatus - Panjang : 750 mm - Lebar : 550 mm - Tinggi : 50 mm 2. Dimensi Kaca - Panjang : 750 mm - Lebar : 550 mm - Tebal : 2 mm 3. Dimensi Tube Apparatus - Diameter : ½ - Panjang : 600 mm - Tebal : 0,89 mm - Jumlah : 6 4. Dimensi pipa kapiler: - Diameter : 2 mm - Panjang : 330 mm
Gambar 1.2 Penampang melintang panel apparatus Gambar 1.3 skema heat resistance
Metodologi
Alat Percobaan Gambar 1.4 Bagian dalam panel evaporator Gambar 1.5 Sistm evaporasi uap tenaga surya
Data Hasil Percobaan Data percobaan diambil pada tanggal 1/07/2014 sampai 13/07/2014. Manipulasi dalam pengambilan data ialah sudut kemiringan panel dan volume air payau dalam tube dengan kondisi ½ penuh dan ¾ penuh. Contoh data yang ditampilkan ialah pada tanggal 1/07/2014 dan 2/07/2014 dengan sudut kemiringan panel 20o dan volume. Volume ½ penuh pada tanggal 1/07/2014 dan ¾ penuh pada tanggal 2/07/2014.
Data Hasil Praktikum Jam Tabel 1.1 Data praktikum tanggal 1/07/2014 Tabel 1.2 Data praktikum tanggal 2/07/2014 T L o T K o T U o T Tb o 10:00 AM 34 44 56 61 33 10:30 AM 36 46 58 63 33 11:00 AM 36 47 59 65 33 11:30 AM 33 46 59 66 33 12:00 PM 36 49 59 67 33 12:30 PM 34 45 58 65 33 1:00 PM 32 45 57 64 33 1:30 PM 34 46 54 60 33 2:00 PM 33 45 53 60 33 2:30 PM 33 37 44 49 33 3:00 PM 33 38 44 48 33 3:30 PM 33 38 44 48 33 4:00 PM 33 39 42 46 31 T P o Jam T L o T K o T U o T Tb o 10:00 AM 33 42 54 58 29 10:30 AM 33 48 58 63 30 11:00 AM 34 49 59 65 30 11:30 AM 35,5 47 60 67 30 12:00 PM 34 48 60 68 30 12:30 PM 36 50 59 66 30 1:00 PM 39 45 59 66 31 1:30 PM 39 44 54 58 31 2:00 PM 39 44 54 58 31 2:30 PM 39 45 54 60 32 3:00 PM 32 34 41 48 32 3:30 PM 32 34 37 41 32 4:00 PM 30 31 34 36 30 T P o
Perhitungan Analisa data
Analisa Data Data hasil perhitungan di atas akan dibuatkan tabel dan grafik analisa berdasarkan: Distribusi temperatur Intensitas matahari dengan daya panel evaporator Intensitas matahari dengan effisiensi Intensitas matahari dengan air tawar hasil perhitungan Intensitas matahari dengan sudut kemiringan Intensitas matahari dengan hari praktikum Intensitas matahari dengan temperatur udara panel Intensitas matahari dengan mass flow rate uap Daya panel evaporator terhadap hari praktikum Sudut kemiringan dengan daya panel apparatus Sudut kemiringan dengan heat resistance Sudut kemiringan dengan effisiensi
Distribusi Temperatur pada Panel Evaporator Suhu o C 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Perbandingan Suhu Sistem terhadap Waktu pada 01/07/2014 9:36 12:00 14:24 16:48 Waktu Suhu Lingkungan Terhadap Waktu Suhu Permukaan Kaca Terhadap Waktu Suhu Udara Panel Terhadap Waktu Suhu o C 80 70 60 50 40 30 Suhu Outside Tube 20 Terhadap Waktu 10 Suhu Air Payau terhadap Waktu 0 Perbandingan Suhu Sistem terhadap Waktu pada 02/07/2014 9:36 12:00 14:24 16:48 Waktu Suhu Lingkungan Terhadap Waktu Suhu Permukaan Kaca Terhadap Waktu Suhu Udara Panel Terhadap Waktu Suhu Outside Tube Terhadap Waktu Suhu Air Payau Terhadap Waktu Grafik 1.1 Perbandingan suhu sistem terhadap waktu tanggal 1/07/2014 Grafik 1.2 Perbandingan suhu sistem terhadap waktu tanggal 2/07/2014
Intensitas Matahari dengan Daya Panel Evaporator Daya (Watt) 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Perbandingan Intensitas Matahari dan Daya Sistem terhadap Waktu pada 01/07/2014 9:36 12:00 14:24 16:48 Waktu Perbandingan Intensitas Matahari dengan Waktu Perbandingan Daya Sistem dengan Waktu Grafik 1.3 Perbandingan intensitas matahari dan daya terhadap waktu tanggal 1/07/2014 Daya (Watt) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Perbandingan Intensitas Matahari dan Daya Sistem terhadap Waktu pada 02/07/2014 9:36 12:00 14:24 16:48 Waktu Perbandingan Intensitas Matahari dengan Waktu Perbandingan Daya Sistem dengan Waktu Grafik 1.4 Perbandingan intensitas matahari dan daya terhadap waktu tanggal 2/07/2014
Intensitas Matahari dengan Effisiensi Efisiensi (η) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Perbandingan Efisiensi terhadap Waktu pada 01/07/2014 9:36 12:00 14:24 16:48 Waktu Perbandingan Efisiensi Terhadap Waktu Grafik 1.5 Perbandingan effisiensi terhadap waktu tanggal 1/07/2014 Efisiensi (η) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Perbandingan Efisiensi terhadap Waktu pada 02/07/2014 9:36 12:00 14:24 16:48 Waktu Perbandingan Efisiensi Terhadap Waktu Grafik 1.6 Perbandingan effisiensi terhadap waktu tanggal 2/07/2014
Intensitas Matahari dengan Air Tawar Air Tawar yang dihasilkan (ml) 6 5 4 3 2 1 0 Perbandingan Intensitas Matahari dengan Air Tawar 0 1000 2000 Intensitas Matahari (Watt/m 2 ) Perbandingan IT dengan Air tawar yang dihasilkan pada volume 1/2 penuh Perbandingan IT dengan Air tawar yang dihasilkan pada volue 3/4 penuh Grafik 1.7 Perbandingan intensitas matahari dengan air tawar
Intensitas Matahari dengan Sudut Kemiringan Intensitas Matahari (Watt/m 2 ) Perbandingan Intensitas Matahari dengan Kemiringan Panel 2000 1500 1000 500 0 19 21 23 25 Kemiringan Panel Perbandingan IT dengan Kemiringan Panel pada Volume 1/2 penuh Perbandingan IT dengan Kemiringan Panel pada Volume 3/4 Penuh Grafik 1.8 Perbandingan intensitas matahari dengan Kemiringan panel
Intensitas Matahari dengan Hari Praktikum Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Hari Praktikum Intensitas Matahari (watt/m 2 ) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Intensitas Matahari terhadap Hari pada Volume 1/2 penuh Intensitas Matahari Terhadap Waktu pada Volume 3/4 penuh Hari Praktikum Grafik 1.9 Perbandingan Intensitas atahari dengan Hari Praktikum
Intensitas Matahari dengan Suhu Udara Panel Evaporator Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Temperatur Udara Panel Temperatur Udara Panel ( o C) 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 500 1000 1500 2000 Intensitas Matahari (watt/m 2 ) Perbandingan intensitas matahari dengan temperatur udara panel pada volume 1/2 penuh Perbandingan intensitas matahari terhadap temperatur udara pada volume 3/4 penuh Grafik 1.10 Perbandingan Intensitas Matahari terhadap Temperatur Udara Panel Evaporator
Intensitas Matahari dengan Mass Flow Rate Uap Perbandingan Intensitas Matahari dengan Mass Flow Rate Mass Flow Rate (ṁ) 0,00025 0,0002 0,00015 0,0001 0,00005 Intensitas Matahari terhadap mass flow rate pada volume 1/2 penuh Intensitas matahari terhadap mass flow rate pada volume 3/4 penuh 0 500 1000 1500 2000 Intensitas Matahari (IT) Grafik 1.11 Perbandingan Intensitas Matahari terhadap mass flow rate
Daya Panel Evaporator dengan Hari Praktikum Qnett (watt) 600 500 400 300 200 100 Perbandingan Daya terhadap Hari Praktikum Daya (Qnett) terhadap Hari pada Volume 1/2 penuh Daya (Qnett) terhadap Waktu pada Volume 3/4 penuh 0 Hari Praktikum Grafik 1.12 Perbandingan Daya Panel Evaporator dengan Hari Praktikum
Sudut Kemiringan dengan Daya Panel Evaporator Qnett (watt) 600 500 400 300 200 100 0 Perbandingan Daya pada Panel dengan Kemiringan Panel 18 20 22 24 26 Kemiringan Panel Perbandingan Kemiringan Panel dengan Qnett pada Volume 1/2 Penuh Perbandingan Kemiringan Panel dengan Qnett pada Volume 3/4 Penuh Grafik 1.9 Perbandingan daya dengan kemiringan panel
Sudut Kemiringan dengan Heat Resistance Heat Resistance Perbandingan Intensitas Matahari dengan Heat Resistance 0,094 0,092 0,09 0,088 0,086 0,084 0,082 0,08 0 200 400 600 Perbandingan Intensitas Matahari dengan Heat Resistance pada Volume 1/2 Penuh Intensitas Matahari (Watt/m 2 ) Grafik 1.10 Perbandingan intensitas matahari dengan heat resistance
Sudut Kemiringan dengan Effisiensi Perbandingan Kemiringan Panel dengan Efisiensi 1,2 Efiiensi (η) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 18 20 22 24 26 Perbandingan Sudut Kemiringan dengan Efisiensi pada Volume 1/2 penuh Perbandingan Sudut Kemiringan dengan Efisiensi pada Volume 3/4 Penuh Kemiringan Panel Grafik 1.11 Perbandingan kemiringan panel dengan effisiensi
Kesimpulan dan Saran Distribusi temperatur pada panel dari lingkungan hingga tube tembaga luar meningkat, kemudian berkurang ketika sampai ke air payau yang ada di dalam tube. Hal ini dikarenakan adanya heat loss karena konduksi pada tube tembaga dan berdasarkan hasil praktikum mulai 1 Juli 2014 hingga 13 juli 2014. Daya sistem (Qnett) pada percobaan mengalami kenaikan pada pukul 10.00 Qnett akan terus bertambah jika perbedaan suhu antara lingkungan dan permukaan kaca semakin kecil. Sedangkan intensitas matahari akan konstan disetiap jam pada hari tertentu karena intensitas matahari tergantung pada jumlah hari. Intensitas tertinggi dicapai pada 1803,545 watt/m 2 dengan Qnett sebesar 698,79 watt pada tanggal 2 Juli 2014.
Berdasarkan hasil percobaan perbandingan daya sistem (Qnett) yang diterima pada Sudut panel mencapai maksimum pada sudut 20 o. Pada volume ½ penuh mencapai puncak daya ketika sudut 20 o sebesar 698,79 watt. Pada volume ¾ penuh mencapai puncak daya ketika sudut 20 o dengan daya sebesar 618,275 watt dan membentuk parabola dan mulai naik sudut 22 o. Sehingga dapat dikatakan panel apparatus menghasilkan daya tertinggi ketika sudut 20 o. Berdasarkan hasil percobaan, sudut kemiringan panel pada volume ½ penuh mencapai efisiensi maksimum pada sudut 23 o sebesar 0,96 dan pada volume ¾ penuh mencapai maksimum pada sudut 21 o sebesar 0,93. Data effisiensi diambil pada pukul 12.00 di masing-masing hari. Saran Diperlukan desain box panel evaporator yang lebih baik untuk menghasilkan panas yang lebih baik.
TERIMA KASIH