19
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. 1. Radiasi Matahari Radiasi matahari adalah sinar yang dipancarkan dari matahari kepermukaan bumi, yang disebabkan oleh adanya emisi bumi dan gas pijar panas matahari. Radiasi dan sinar matahari dipengaruhi oleh berbagai hal sehingga pancarannya yang sampai dipermukaan bumi sangat bervariasi. Penyebabnya adalah kedudukan matahari yang berubah-ubah, revolusi bumi, dan lain sebagainya. Walaupun cuaca cerah dan sinar matahari tersedia banyak, besarnya radiasi supaya tiap harinya selalu berubah-ubah. 2.1.1. Geometri Radiasi Matahari Untuk mengetahui energi radiasi yang jatuh pada permukaan bumi dibutuhkan beberapa parameter letak kedudukan dan posisi matahar, hal ini perlu untuk mengkonversikan harga fluks berkas yang diterima dari arah matahari menjadi hubungan harga ekivalen ke arah normal permukaan. Berikut ini adalah beberapa definisi yang digunakan, antara lain : 1. Sudut datang adalah sudut antara sinar datang dengan normal pada permukaan pada sebuah bidang 2. Sudut latitude pada suatu tempat adalah sudut yang dibentuk oleh garis radial ke pusat bumi pada suatu lokasi dengan proyeksi garis pada bidang equator. Sudut deklinasi berubah harga maksimum +23,45 0 pada tanggal 21 juni ke harga minimum -23,45 0 pada tanggal 21 desember. Deklinasi 00 terjadi pada tanggal 21 maret dan 22 desembar. 3. Sudut Zenit Z adalah sudut yang dibuat oleh garis vertikal ke arah zenit dengan garis ke arah titik pusat matahari. 4. Sudut Azimuth Z adalah sudut yang dibuat oleh garis bidang horizontal antara garis selatan dengan proyeksi garis normal pada bidang horizontal. Sudut azimut posotif jika normal adalah sebelah timur dari selatan dan negatif pada sebelah barat dan selatan. Universitas Sumtarera Utara

Radiasi Bumi

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Teori Radiasi Bumi

Citation preview

  • BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    2. 1. Radiasi Matahari

    Radiasi matahari adalah sinar yang dipancarkan dari matahari

    kepermukaan bumi, yang disebabkan oleh adanya emisi bumi dan gas pijar panas

    matahari. Radiasi dan sinar matahari dipengaruhi oleh berbagai hal sehingga

    pancarannya yang sampai dipermukaan bumi sangat bervariasi. Penyebabnya

    adalah kedudukan matahari yang berubah-ubah, revolusi bumi, dan lain

    sebagainya. Walaupun cuaca cerah dan sinar matahari tersedia banyak, besarnya

    radiasi supaya tiap harinya selalu berubah-ubah.

    2.1.1. Geometri Radiasi Matahari

    Untuk mengetahui energi radiasi yang jatuh pada permukaan bumi

    dibutuhkan beberapa parameter letak kedudukan dan posisi matahar, hal ini perlu

    untuk mengkonversikan harga fluks berkas yang diterima dari arah matahari

    menjadi hubungan harga ekivalen ke arah normal permukaan.

    Berikut ini adalah beberapa definisi yang digunakan, antara lain :

    1. Sudut datang adalah sudut antara sinar datang dengan normal pada permukaan pada sebuah bidang

    2. Sudut latitude pada suatu tempat adalah sudut yang dibentuk oleh garis radial ke pusat bumi pada suatu lokasi dengan proyeksi garis pada bidang

    equator. Sudut deklinasi berubah harga maksimum +23,450 pada tanggal

    21 juni ke harga minimum -23,450 pada tanggal 21 desember. Deklinasi 00

    terjadi pada tanggal 21 maret dan 22 desembar.

    3. Sudut Zenit Z adalah sudut yang dibuat oleh garis vertikal ke arah zenit dengan garis ke arah titik pusat matahari.

    4. Sudut Azimuth Z adalah sudut yang dibuat oleh garis bidang horizontal antara garis selatan dengan proyeksi garis normal pada bidang horizontal.

    Sudut azimut posotif jika normal adalah sebelah timur dari selatan dan

    negatif pada sebelah barat dan selatan.

    Universitas Sumtarera Utara

  • 5. Sudut latitude adalah sudut yang di buat oleh garis ke titik pusat matahari dengan garis proyeksinya pada bidang horizontal.

    6. Sudut kemiringan (slope) adalah sudut kemiringan yang di buat oleh permukaan bidang dengan horizontal.

    2.2. Intesitas Radiasi Surya

    Karena adanya perubahan letak matahari terhadap bumi maka intensitas

    radiasi surya yang tiba di permukaan buni juga berubah-ubah. Maka berkaitan

    dengan hal tersebut di atas radiasi surya yang tiba pada suatu tempat di permukaan

    bumi dapat kita bedakan menjadi 3 jenis. Ketiga jenis radisi itu adalah

    1. Radiasi Lansung (direct radiation)

    Intensitas radiasi lansung atau sorotan per jam pada sudut masuk normal

    Ibn dari persamaan berikut ini

    z

    bbn

    II cos . (2.1)

    dimana Ib adalah radiasi sorotan pada sumbu permukaan horisontal dan

    cos z adalah sudut zenit. Dengan demikian, untuk suatu permukaan yang dimiringkan dengan sudut terhadap bidang horisontal, intensitas dari komponen sorotan adalah

    z

    TbTbnbT III

    coscoscos (2.2)

    Dimana T disebut sudut masuk, dan didefinisikan sebagai sudut antara arah sorotan pada sudut masuk normal dan arah komponen tegak lurus

    (900) pada permukaan bidang miring.

    2. Radiasi Sebaran (diffuse radiation)

    Radiasi sebaran yang disebut juga radiasi langit (sky radiation), adalah

    radiasi yang dipancarkan ke permukaan penerima oleh atmosfer, dan

    karena itu berasal dai seluruh bagian hemisfer langit. Radiasi sebaran

    (langit) didistribusikan merata pada hemisfer (disebut distribusi isotropik),

    maka radiasi sebaran pada permukaan miring dinyatakan dengan :

    2cos0,1

    ddT II . (2.3)

    Universitas Sumtarera Utara

  • Dimana adalah sudut miring dari permukaan miring dan Id menunjukan besarnya radiasi sebaran per jam pada suatu permukaan horisontal.

    3. Radiasi Pantulan

    Selain komponen radiasi lansung dan sebaran, permukaan penerima juga

    mendapatkan radiasi yang dipantulkan dari permukaan yang berdekatan,

    jumlah radiasi yang dipantulkan tergantung dari reflektansi (albeldo) dari permukaan yang berdekatan itu, dan kemiringan permukaan yang

    menerima .Radiasi yang dipantulkan per jam, juga disebut radiasi

    pantulan.

    2cos1 dbrT III . (2.4)

    Dimana reflektansi dianggap 0,20 0,25 untuk permukaan-permukaan tanpa salju dan 0,7 untuk lapisan salju yang baru turun, kecuali jika

    tersedia data yang lain.

    Gambar 2.1..Jenis-jenis radiasi

    Indonesia yang terletak di daerah tropis memiliki keadaan cuaca yang

    cukup berawan sehingga porsi radiasi hambur cukup besar. Alat yang digunakan

    untuk melakukan pengukuran terhadap besarnya radiasi global di sebut

    Piranometer. Alat ini mengukur besarnya radiasi matahari yang datang dan segala

    arah. Sedangkan untuk mengukur radiasi lansung kita menggunakan alat yang

    disebut Piranograp.

    Universitas Sumtarera Utara

  • Gambar 2.2. Piranometer (kiri) dan Piranograp (kanan)

    Lapisan luar dari matahari yang disebut fotosfer memancarkan suatu

    spektrum radiasi yang kontinu. Untuk pembahasan ini cukup dianggap matahari

    sebagai sebuah benda hitam, sebuah radiator sempurna pada 5762 K. Dalam ilmu

    fotovoltaik dan studi mengenai permukaan tertentu, distribusi spektral adalah

    penting.

    Gambar 2.3. Bola Surya

    Dimana :

    ds = Diameter matahari

    R = Jarak rata-rata matahari bumi.

    Radiasi yang dipancarkan oleh permukaan matahari, ES, adalah sama

    dengan hasil perkalian konstanta Stefan-Bolzman , pangkat empat temperatur permukaan absolut TS4 dan luas permukaan ds2,

    WTdE sss42. (2.5)

    Universitas Sumtarera Utara

  • Dimana = 5,67 x 10-8 W/(m2.K4), temperatur permukaan Ts dalam K, dan diameter matahari ds dalam meter.dari gambar di atas dapat dilihat jari-jari R

    adalah sama dengan jarak rata-rata antara matahari dan bumi. Luas permukaan

    bumi adalah sama dengan 4 R2, dan fluksa radiasi pada satu satuan luas dari permukaan bola tersebut yang dinamakan iradiansi, menjadi

    242

    4RTd

    G ss W/m2 .... (2.6)

    Dengan garis tengah matahari 1,39 x 109 m, temperatur permukaan

    matahari 5762 K, dan jarak rata-rata antara matahari dan bumi sebesar 1,5 x 1011

    m, maka fluksa radiasi persatuan luas dalam arah yang tegak lurus pada radiasi

    tepat diluar atmosfer bumi adalah

    2211443229428

    )105,1(4)10762,5()1039,1()./(1067,5

    mxxKxxmxxKmWxG

    = 1353 W/m2

    Radiasi surya yang diterima pada satuan luasan di luar atmosfir tegak lurus

    permukaa matahari pada jarak rata-rata antara matahari dengan bumi disebut

    konstanta surya adalah 1353 W/m2 dikurangi intesitasnya oleh penyerapan dan

    pemantulan atmosfer sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer

    menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet), karbondioksida

    dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih

    panjang (inframerah). Selain pengurangan radiasi bumi yang lansung atau sorotan

    oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul-

    molekul gas, debu, dan uap air dalam atmosfer sebelum mencapai bumi sebagai

    radiasi sebaran, Pengukuran berikutnya terjadi apabila permukaan penerima

    radiasi itu tidak pada kedudukan tegak-lurus sorotan radiasi yang masuk.

    Universitas Sumtarera Utara

  • Tabel 2.1 Satuan lain untuk Konstanta Surya

    Konstanta Surya ( Gsc )

    1353 W/m2

    429 Btu/(hr.ft2)

    116.4 Langley/hr

    4.871 MJ/m2.hr

    (sumber Tekhnologi Rekayasa Surya, Diterjemahkan oleh Prof. Wiranto

    Arismunandar,)

    Konstanta surya (G) adalah konstanta yang digunakan sebagai dasar acuan

    untuk mengetahui besarnya intensitas radiasi surya sebelum mengalami

    penurunan karena berbagai macam hambatan dalam perjalanannya menuju

    permukaan bumi. Hambatan yang timbul itu adalah seperti, ketika radiasi surya

    melewati lapisan-lapisan atmosfir, itu terjadinya yang mempengaruhi posisi

    matahari, posisi dan letak permukaan pada bumi, dan kondisi-kondisi lainnya.

    Dari tabel diatas memuat konstanta surya dalam satuan lain. Satuan

    langley sama dengan 1 kalori/cm2, adalah satuan yang umumnya dapat dijumpai

    dalam literatur mengenai radiasi surya, dimana 1 kalori = 4,187 Joul, maka 1

    langley = 1 kalori/cm2 = 0,04187 MJ/m2, suatu faktor konversi yang sering

    digunakan.

    2.2.1 Intensitas Radiasi Surya Pada Bidang Permukaan

    Bumi berevolusi pada sumbunya selama 365 hari, bumi juga berrotasi

    pada sumbunya selama satu hari. Selama berevolusi dan berrotasi pada sumbunya

    bumi mengalami kemiringan terhadap sumbu vertikalnya sebesar 23,5O.

    Gambar 2.4 Deklinasi matahari, posisi pada musim panas

    Universitas Sumtarera Utara

  • Pada gambar diatas (gambar 2.4) dapat dinyatakan di dalam suatu

    hubungan persamaan sebagai berikut :

    cos.cos.cossincos (2.7) (sumber Tekhnologi Rekayasa Surya, Diterjemahkan oleh prof. Wiranto Arismunandar)

    Dimana :

    : Sudut sinar datang terhadap garis normal permukaan : Sudut deklinasi : Garis lintang dari posisi alat : Kemiringan sudut permukaan dan alat : Sudut waktu

    Besarnya sudut yang dialami bumi terhadap sumbu vertikalnya di sebut

    deklinasi. Dan deklinasi inilah yang mempengaruhi terjadinya distribusi sinar

    matahari dan energi panas surya pada bidang permukaan bumi.

    Bila hasil perkalian intensitas surya yang diterima bumi dengan cosinus

    sudut sinar datang, maka besarnya laju energi yang diterima oleh suatu permukaan

    di bumi dengan luasan persegi dapat ditulis dengan persamaan.

    cos./ TGAq (2.8) (sumber Tekhnologi Rekayasa Surya, Diterjemahkan oleh prof. Wiranto Arismunandar)

    Dimana :

    q : Laju energi, (W)

    A : Satuan luas pada bidang, (m2)

    GT : Intensitas radiasi surya yang diterima oleh permukaan bumi, (W/m2)

    : Sudut sinar dating

    Universitas Sumtarera Utara

  • 2.2.2. Data Radiasi Matahari di Wilayah Indonesia

    Bedasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari beberapa lokasi

    di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

    Untuk Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 10 %.

    Untuk Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m2/hari dengan variasi bulanan 9 %.

    Dengan demikian, kecepatan angin rata-rata di Indonesia sekitar 4,8kWh/m2/hari dengan variasi bulanan 9 %.

    Catatan :

    Pada tengah hari yang cerah radiasi sinar matahari di bumi mampu mencapai nilai

    1000 W/m2 = 1 kW/m2 = 100mW/cm2.

    Tabel 2.2 Radiasi Penyinaran Matahari di Indonesia Pebruari 2008

    WILAYAH POTENSI RADIASI VARIASI

    BULANAN

    Kawasan Barat

    Indonesia (KBI)

    Per hari 4,5 kWh/m2

    10 %

    Kawasan Timur

    Indonesia (KTI)

    Per hari 5,1 kWh/m2

    9 %

    Rata-Rata Wilayah

    Indonesia

    4,5 4,8 kWh/m2/hari

    9,5 %

    (sumber htp;//theindonesiannoor.com/index2.html.)

    Kemudian diadakan suatu pendekatan Intensitas radiasi surya (GT) yang

    diterima oleh permukaan atmosfir bumi sesuai tanggal dan bulan sebagai waktu

    pelaksanaan, sehingga pada akhirnya radiasi surya yang tiba pada permukaan

    bumi akan berkurang. Intensitas surya yang diterima oleh permukaan atmosfir

    bumi dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

    Universitas Sumtarera Utara

  • GT = GR

    25.365

    360cos033.01 xn . (2.9)

    (sumber Tekhnologi Rekayasa Surya. Diterjemahkan oleh prof. Wiranto Arismunandar)

    Dimana :

    GT : Intensitas radiasi surya yang diterima oleh permukaan bumi.

    GR : Konstanta surya (4500 W/m2). (sumber tabel 2.2)

    n : Jumlah hari, dihitung mulai 1 januari

    2.3 Dasar-Dasar Perpindahan Kalor

    Definisi dari perpindahan kalor adalah berpindahnya energi dari suatu

    daerah ke daerah lainya sebagai akibat perbedaan suhu antara daerah-daerah

    tersebut. Secara umum perpindahan kalor dapat dukategorikan dalam tiga cara

    yang berbeda , yaitu :

    a) Perpindahan kalor secara konduksi Konduksi adalah suatu proses dimana kalor mengalir dari daerah yang

    bersuhu tinggi menuju daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu

    media (padat, cair dan gas), atau antara media-media yang berlainan yang

    bersinggungan secara lansung. Untuk menghitung laju aliran secara

    konduksi dapat dijabarkan dalam suatu persamaan yang dinyatakan

    dengan hukum Fourier, yaitu :

    dxdTkAqkond .. (2.11)

    (Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal. 2)

    Dimana :

    qkond : Laju perpindahan kalor dengan cara konduksi, (W)

    k : Konduktivitas thermal, (W/m.K)

    : Luas penampang tegak lurus pada aliran kalor, (m2)

    dxdT : Gradien temperatur dalam arah aliran panas

    Universitas Sumtarera Utara

  • Dalam aliran kalor konduksi, perubahan energi terjadi karena hubungan

    molekul secara lansung tanpa adanya perpindahan molekul-molekul yang

    cukup besar.

    b) Perpindahan Kalor Secara Konveksi Konveksi adalah proses perpindahan kalor dengan kerja gabungan dan

    kalor konduksi, menyimpan energi dan gerakan mencampur. Perpindahan

    kalor secara konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan

    kalor antara permukaan benda padat dan cairan atau gas.

    Panas secara konveksi menurut cara menggeraknnya dibagi dua bagian

    yaitu :

    Konveksi alamiah (free convection) terjadi jika gerakan mencampur berlansung, semata-mata akibat dari perbedaan

    kerapatan yang disebabkan oleh gradien massa jenis.

    Konveksi paksa (forced convection) terjadi jika gerakan mencampur di sebabkan oleh suatu alat dari luar, seperti pompa

    atau kipas.

    Pada umumnya,. Perpindahan kalor dengan cara konveksi antara suatu

    permukaan dengan suatu fluida dapat dihitung dengan suatu persamaan,

    yaitu :

    fWkonv TThAq (2.12) (Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal. 11)

    Dimana :

    qkonv : Laju perpindahan panas dengan cara konveksi, (W)

    A : Luas permukaan perpindahan kalor, (m2)

    h : Koefesien konveksi, (W/(m2.K))

    Tf : Temperatur fluida, (K)

    Tw : Temperatur dinding, (K)

    Universitas Sumtarera Utara

  • c) Perpindahan Kalor Secara Radiasi Radiasi adalah proses dimana kalor mengalir dari benda bersuhu tinggi

    menuju ke suatu benda yang bersuhu lebih rendah, bila benda-benda itu

    terpisah dalam ruangan dan bahkan bila terdapat ruang hampa di antara

    benda-benda tersebut. Untuk menghitung laju pancaran radiasi pada suatu

    permukaa dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

    4... TAq ... (2.13)

    (Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal 11)

    Dimana :

    q : Laju perpindahan kalor radiasi, (W)

    : Emisivitas benda, (0

  • 2.5. Sifat-Sifat Radiasi

    Pada gelombang elektromagnet berjalan melalui suatu medium (vakum)

    dan mengenai suatu permukaan atau medium lain maka sebagian gelombang akan

    dipantulkan, sedangkan gelombang yang tidak dipantulkan akan menembus ke

    dalam medium atau permukaan yang dikenainya. Pada saat melalui medium

    gelombang secara berkelanjutan akan mengalami pengurangan. Jika pengurangan

    tersebut berlansung sampai tidak ada lagi gelombang yang akan menembus

    permukaan yang dikenainya maka permukaan itu disebut sebagai benda yang

    bertingkahlaku seperti benda hitam.

    Jika gelombang melalui suatu medium tanpa mengalami pengurangan hal

    ini disebut sebagai benda (permukaan) transparan dan jika hanya sebagian dari

    gelombang yang mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai permukaan semi

    transparan. Suatu benda bertingkahlaku seperti benda hitam, transparan atau semi

    transparan tergantung kepada ketebalan lapisan materialnya. Benda logam

    biasanya bersifat seperti benda hitam. Benda non logam umumnya memerlukan

    ketebalan yang lebih besar sebelum benda ini bersifat seperti benda hitam.

    Permukaan yang bersifat seperti benda hitam tidak akan memantulkan

    cahaya radiasi yang diterimanya, oleh karena itu kita sebut sebagai penyerap

    paling baik atau permukaan hitam. Jadi permukaan yang tidak memantulkan

    radiasi akan terlihat hitam oleh kita karena tidak ada sinar radiasi yang

    dipantulkan mengenai mata kita. Benda hitam merupakan penyerap dan penghasil

    energi yang baik pada setiap panjang gelombang dan arah radiasi.

    2.6. Karakteristik Radiasi dari Permukaan yang Bertingkahlaku Seperti

    Benda Hitam

    Sifat dari permukaan radiasi (emisivitas) didefinisikan sebagai

    perbandingan radiasi yang dihasilkan oleh permukaan terhadap radiasi yang

    dihasilkan oleh permukaan benda hitam pada temperatur yang sama. Emisivitas

    mempunyai nilai yang berbeda tergantung kepada panjang gelombang dan

    arahnya. Nilai emisivitas bervariasi dari 0 sampai dengan 1, dimana benda hitam

    mempunyai nilai emisivitas 1.

    Universitas Sumtarera Utara

  • Gambar 2.5 Nilai total, normal emisivitas dari beberapa benda

    Beberapa kesimpulan yang dapat diperoleh dari gambar tersebut adalah :

    Emisivitas dari permukaan metalic umumnya kecil, hanya sekitar 0,02 untuk emas dan perak yang dilapisi.

    Keberadaan dari layers oxide sangat penting dalam meningkatkan emisivitas dari permukaan metalic. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan

    nilai 0,1 untuk stainless steel yang teroksidasi ringan dengan nilai yang

    hampir mendekati 0,5 untuk stainless steel yang teroksidasi berat.

    Emisivitas dari non konduktor umumnya besar, melebihi nilai 0,6. Emisivitas dari konduktor meningkat dengan peningkatan temperatu,

    walaupun demikian emisivitas juga tergantung kepada sifat-sifat khusus

    dari material. Emisivitas dari non konduktor mungkin meningkat atau

    menurun dengan peningkatan temperatur.

    Kesimpulan terakhir yang dapat diambil bahwa emisivitas dari suatu

    materi sangat tergantung kepada sifat atau ciri khas dari permukaan material

    tersebutyang dipengaruhi oleh proses manupacturing, perlakuan panas, serta

    reaksi kimia dengan lingkungan sekitarnya.

    Universitas Sumtarera Utara

  • 2.7 Sistem Distilasi

    2.7.1 Konsep Dasar Sistem Destilasi

    Diantara beberapa pemanfaatan tenaga surya sebagai sumber energi,

    sistem distilasi adalah salah satu sistem sederhana yang berguna untuk memenuhi

    salah satu kebutuhan pokok manusia.

    Dalam menghasilkan atau memproduksi garam dari air laut digunakan

    energi/tenaga surya untuk menguapkan airnya dan menghasilkan butiran garam,

    cara ini telah dilakukan sejak zaman dahulu kala oleh manusia. Dengan prinsip

    dasar menghasilkan garam ini, digunakan juga prinsip yang sama namun disini

    adalah untuk menghasilkan air bersih.

    Gambar 2.6 Proses Kerja

    Semua sistem distilasi menggunakan prinsip yang sama, yaitu air (air

    payau, air laut) ditampung pada penampung dasar yang berwarna hitam, yang

    berfungsi untuk mengabsorbsi/menyerap energi surya/kalor untuk pemanasan

    sehingga dapat terjadi penguapan cairan yang akan menghasilkan air hasil distilasi

    (aquabides). Uap air hasil distilasi kemudaian menempel pada bagian dalam dari

    kaca penutup yang temperaturnya lebih rendah dari pada uap air itu sendiri dan

    kemudian terkondensasi dan ditampung pada bagian penampung hasil distilasi,

    kemudian dialirkan tempat penampung hasil distilasi.

    Universitas Sumtarera Utara

  • Dengan pemikiran dasar pada sistem distilasi (penyulingan air laut), yakni

    memisahkan garam dan air laut yang didesalinasikan maka dimulailah

    perkembangan yang lebih luas, salah satunya adalah sistem distilasi. Berikut ini

    adalah suatu bentuk awal dari alat desalinasi yang mana juga diterapkan pada

    sistem distilasi.

    Gambar 2.7 Distilator

    Sistem distilasi atau juga biasa disebut Distilator mempunyai perbedaan

    dalam hal produksi, sistem distilasi berorientasi pada produksi air bersih sehingga

    air yang dimasukan (input) ke dalam distilator dapat berasal dari mana saja,

    sedangkan desalinasi inputnya hanya berasal dari air laut karena tujuannya adalah

    memperoleh garam. Sistem desalinasi dan sistem distilasi dapat disamakan

    sehingga untuk teori distilasi dapat digunakan teori desalinasi dan juga

    sebaliknya.

    Maka dapat disimpulkan bahwa distilasi adalah sistem sistem yang

    digunakan untuk memperoleh air bersih dengan cara memisahkan air dari

    kandungan kotoran-kotoran pada air yang didistilasikan (air kotor).

    Universitas Sumtarera Utara

  • 2.7.2. Teori Dasar Perhitungan Sistem Distilasi

    Didalam sistem distilasi terjadi proses penguapan air dengan cara

    pemanasan menggunakan energi surya, sehingga dihasilkan uap air yang terpisah

    dari kandungan unsur-unsur lainnya. Dalam menghasilkan uap air pada sistem

    distilasi ada empat temperatur yang terkait dalam proses distilasi. Yaitu

    temperatur permukaan air, termperatur dasar air, temperatur kaca dalam ruang

    distilasi dan temperatur ruang distilasi.

    Tapi di sub ini yang akan dibahas adalah untuk menghitung massa uap air

    dan effsiensi distilasi. Untuk menghitung massa uap air digunakan rumus :

    fg

    uapuap h

    qm Liter/(jam.m2) (2.15)

    Sedangkan untuk effisiensi digunakan rumus :

    %100xGq

    R

    uap .. (2.16)

    Keterangan :

    muap :Laju Distilasi (Kecepatan perpindahan massa penguapan),

    (Liter/(jam.m2))

    hfg : Panas laten penguapan, (2308 kJ/kg)

    GR : Radiasi surya, (W/m2)

    : Effisiensi, (%) quap : Kecepatan perpindahan panas oleh penguapan (W/m2)

    Universitas Sumtarera Utara

  • 2.8. Kandungan Air Laut

    Pada suatu air laut mempunyai berbagai macam kandungan elemen yang

    berbentuk ion-ion,dan air laut mempunyai pH berkisar 7,5 8,4. Pada tabel

    berikut ini dapat dilihat kandungan yang dimiliki air laut.

    Tabel 2.3. Elemen-elemen yang dikandung air laut

    (sumber : www.seafriend.org.nz/oceano/seawater html)

    Chemical ion valenceconcentration

    ppm, mg/kg

    part of

    salinity %

    molecular

    weight

    mmol/

    kg

    Chloride Cl -1 19345 55.03 35.453 546

    Sodium Na +1 10752 30.59 22.990 468

    Sulfate SO4 -2 2701 7.68 96.062 28.1

    Magnesium Mg +2 1295 3.68 24.305 53.3

    Calcium Ca +2 416 1.18 40.078 10.4

    Potassium K +1 390 1.11 39.098 9.97

    Bicarbonate HCO3 -1 145 0.41 61.016 2.34

    Bromide Br -1 66 0.19 79.904 0.83

    Borate BO3 -3 27 0.08 58.808 0.46

    Strontium Sr +2 13 0.04 87.620 0.091

    Fluoride F -1 1 0.003 18.998 0.068

    Universitas Sumtarera Utara

  • Dan Disepanjang ekpedisi Challengerpada tahun1870, ditemukan bahwa

    perbandingan antara elemen-elemen hampir konstan walaupun kadar garam (pada

    jumlah H2O dapat bervariasi. Perhatikan bahwa dari table diatas membedakan

    secara sekilas dalam publikasi yang berbeda. Begitu juga pada laut yang terkurung

    oleh daratan seperti laut hitam dan laut Baltik memiliki konsentrasi yang berbeda.

    Gambar 2.8. Lautan di muka Bumi

    (sumber : www.seafriend.org.nz/oceano/seawater html)

    Peta dunia ini menunjukan kadar air laut samudra sedikit berubah mulai

    dari 32ppt (3,2%) sampai dengan 40ppt (4,0%). Kadar air garam yang rendah

    ditemukan pada air laut dingin, khususnya selama musim panas ketika es mencair

    kadar garam tinggi ditemukan pada hamparan laut pada samudra Continental.

    Berhubungan dengan penurunan udara yang kering dan sejuk dan juga pemanasan

    daerah padang pasir laut ini memiliki sangat sedikit curah hujan dan penguapan

    yang tinggi.

    Laut merah yang berlokasi di daerah padang laut tetapi hampir

    keseluruhan tertutup menunjukan kadar garam tertinggi dari keseluruhan (40ppt)

    tetapi laut Mediterania mengikuti laut merah yaitu 38ppt. Kadar garam terendah

    ditemukan diatas area Laut Baltik (0.5%). Laut mati memiliki Kadar garam 24%

    dan terdiri atas kebanyakan Magnesium Klorida MgCl2. Area laut dangkal

    memiliki kadar garam 2,6 3,0% dan muara 0 3 %.

    Universitas Sumtarera Utara

  • Pada pH 7,0 (air yang Netral) hanya 0,1 mol /kg(10-7) air dipisahkan kedalam ion hidrogen positif (H+) dan ion hidrosil negatif (OH-). Dilautan dimana

    pH yang ditemukan sebesar 8. Ini bahkan menjadi lebih kurang dari 0,01 mol /kg yang mana menyebabkan ion hidrogen 20 kali lebih kecil dari pada oksigen

    dan 200 kali lebih kecil dari pada karbondioksida. Hal ini mernerangkan bahwa

    betapa pentingnya pH terhadap produktifitas ekosistem air.

    Pada pengujian ini diambil air yang berasal dari air laut Belawan yang

    mempunyai pH 8 yang diukur dengan kertas Lakmus. Pada gambar ini dapat

    dilihat dilihat ph air pada setiap air laut yang ada dipermukaan bumi.

    Gambar 2.10. pH air pada air lautan dipermukaan Bumi

    23Universitas Sumtarera Utara