Cooling Tower

BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dalam industri kimia, air pendingin sangat dibutuhkan sekali sebagai media untuk melakukan pertukaran panas antara fluida yang panas dengan air pendingin (air dingin), berlangsungnya pertukaran panas tersebut terjadi didalam suatu heat exchanger atau yang lebih spesifik disebut dengan cooler. Terjadi pertukaran panas tersebut menyebabkan air dingin mengalami perubahan temperatur, dimana temperatur air pendingin menjadi naik karena disebabkan oleh panas yang dibawa oleh suatu fluida yang panas diserap oleh air. Air yang mengalami perubahan temperatur tersebut tidak dapat langsung digunakan kembali sebagai pendingin dan juga tidak dapat dibuang ke sungai atau ke lingkungan. Karena dapat menyebabkan terjadi pengaruh terhadap lingkungan yang disebabkan oleh temperatur air yang dibuang masih sangat tinggi dan tidak memenuhi syarat Aman Dampak Lingkungan (AMDAL).

Untuk itu perlu dilakukan suatu proses pendinginan untuk menurunkan temperatur air tersebut sehingga dapat dipergunakan kembali sebagai pendingin atau dibuang ke lingkungan. Proses pendinginan air tersebut dapat dilakukan di dalam suatu tower pendingin yang disebut cooling tower. Dimana proses pendinginan dapat terjadi dengan bantuan udara luar serta alat untuk mempercepat pendinginan tersebut, yang biasa digunakan di dalam industri kimia adalah kipas (fan). Penggunaan teknologi cooling tower (menara pendingin) dewasa ini dirasakan sangat penting dalam tiap industri dalam rangka pelaksanaan efisiensi dan konservasi energi. Oleh karena itu pemahaman tentang prinsip kerja atau operasi cooling tower sangat diperlukan.

I.2 Permasalahan

Permasalahan yang ditinjau pada percobaan ini adalah pengaruh flow rate udara terhadap temperatur air keluar.

I.3 Tujuan

Untuk mengetahui cara dan prinsip kerja Cooling Tower.

Untuk mengetahui perhitubngan pada Cooling Tower Apparatus. Untuk mengetahui aplikasi dari Cooling Tower.

I.4 Hipotesa

Pada penelitian ini menggunakan alat bench top cooling tower type H891 dengan ukuran basic unit. Metode yang digunakan yaitu dengan mengamati temperatur air masuk dan temperatur air yang keluar packing tower dan perubahan dry dan wet bulb. Temperatur udara masuk dan temepratur udara keluar, perubahan orifice dan pressure drop melalui packing. Parameter yang ditetapkan adalah cooling load, laju aliran dan densitas packing. Hipotesa yang diambil adalah bahwa dengan semakin besar kecepatan udara, maka pressure drop melalui packing akan semakin besar, tetapi sebaliknya approach to wet bulb akan menjadi kecil.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Teknologi pendingin air mula-mula menggunakan sungai, danau, laut, dan kanal sebagai media persediaan airnya. Dengan kegiatan industri yang masih sangat terbatas sedangkan sumber-sumber air yang berlimpah-limpah, air dingin hanya satu kali proses, lalu dibuang dan kemudian dilupakan. Dimana keadaan topografis yaitu uraian tentang keadaan tata letak suatu tempat dijadikan salah satu pertimbangan dalam pemilihan tempat pendirian pabrik disamping adanya sungai, kanal, danau, atau kolam besar yang dapat digunakan untuk mendinginkan dan mensirkulasikan kembali air buangan pabrik.

Dengan semakin pesatnya teknologi, maka untuk mendinginkan air yang telah digunakan pada suatu proses sebelum dibuang ke lingkungan sekitar telah ditemukan suatu teknologi menara pendingin (cooling tower).2.1 Terminologi

Cooling Tower adalah suatu tower atau bangunan sirkulasi udara atmospherics secara langsung atau tidak langsung kontak dengan hot water dan kemudian menjadi cold water yang diharapkan. Dengan kata lain, Cooling Tower adalah alat yang digunakan untuk memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain. 2.2 Prinsip Kerja

Cooling tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa yang terjadi. Besarnya laju perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin. 2.3 Peranan Cooling Tower

Pada industri kimia, cooling tower banyak digunakan untuk mendinginkan air, dimana proses pendinginan dapat terjadi dengan bantuan udara luar serta alat untuk mempercepat pendinginan tersebut yang dalam hal ini adalah kipas (fan).

Proses heat transfer melibatkan; transfer latent heat yang disebabkan oleh penguapan air dalam porsi kecil, dan juga transfer sensible heat yang disebabkan oleh perbedaan temperatur antara air dan udara. Diperkirakan 80% dari transfer heat itu adalah kalor latent dan 20% sisanya adalah kalor sensible.

Sebuah cooling tower bias digunakan sebagai penghilang panas dalam proses thermodynamics konvensional seperti pendinginan atau generasi tenaga steam atau biasa digunakan dalam berbagai proses dimana air digunakan untuk penukar panas dan ini baik atau diinginkan untuk membuat penolak panas pada udara atmospherics. Air bekerja sebagai sebagai fluida penukar panas, menghilangkan panas ke udara atmospherics kemudian didinginkan dan disirkulasi pada system untuk menghasilkan operasi yang ekonomis.

Kemungkinan teoritis dari perpindahan panas per pound dari sirkulasi udara dalam suatu cooling tower bergantung pada temperatur dan uap air dari udara (moisture content of the air). Suatu indikasi uap air dari udara adalah temperatur wet-bulbnya. Idealnya, temperatur wet-bulb harus lebih rendah dari temperatur teoritis dimana air dapat didinginkan.

Air pendingin (cooling water) yang dihasilkan dari cooling tower digunakan untuk mendinginkan peralatan pada proses industri kimia, keuntungannya antara lain adalah :

kemungkinan terjadinya korosi pada alat sekecil mungkin dapat dihindari

terjadinya deposit pada peralatan dapat dihindari

dapat mengendalikan pertumbuhan bakteri, jamur, dan lumut pada peralatan

menaikkan effisiensi alat pendingin

tidak merusak lingkungan

Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensible, dimana campuran dua aliran fluida pada temperatur yang berbeda (air dan udara) akan melepaskan panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam masalah ini air. Efek pendinginan ini dicapai dengan merubah sebagian cairan ke keadaan uap dengan melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensible juga berperan ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehingga udara akan mendinginkan air dan temperatur akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensible yang diperolehnya.

Jika udara kering pada temperatur konstant dijenuhkan dengan air pada temperatur yang sama dalam suatu peralatan kontak langsung. Uap air akan masuk ke udara dengan membawa panas latentnya. Humiditas campuran udara-uap air akan meningkat selama penjenuhan, karena tekanan uap dari air yang berpindah dari lingkungan air lebih besar dari tekanan uapnya dalam udara tak jenuh sehingga penguapan dapat terjadi. Dan bila tekanan uap dari air di udara sama dengan cairannya, maka penguapan akan terhenti. Perpindahan material oleh perbedaan tekanan uap (beda konsentrasi) disebut difusi.

Para ahli yang berpengalaman dalam mendesain Cooling Tower biasanya menggunakan metode Chart / Grafik yang data datanya didapat dari pengalaman di lapangan. Apabila belum berpengalaman maka dibutuhkan preliminary desain dalam hal estimasi size tower, cost, mechanical equipment.

2.4 Jenis-jenis Cooling Tower

Tipe utama Cooling Tower, terdiri dari 1. Recirculation Type.

a. Open type, yaitu dimana sebagian air setelah mengalami pemanasan akan diuapkan untuk proses pendinginannya kembali.

Pada sistem pendinganan jenis ini air tidak langsung dibuang, melainkan dipergunakan kembali setelah didinginkan melalui menara pendingin. Kebutuhan akan make-up water juga akan berkurang jika dibandingkan dengan sistem sekali pakai.

Keuntungan:

Kebutuhan make-up water berkurang

Jumlah bahan kimia yang dibuang berkurang

Kontrol terhadap bahan kimia yang diperguanakn juga lebih mudah

Kerugian:

Modal awal besar

Membutuhkan biaya operasional

Perbedaan antara suhu panas dan dingin besarb. Close type, yaitu dimana pendingin kembali airnya tanpa penguapan. Type ini biasanya dipakai untuk internal engine combustion system. Pada sistem pendingin jenis ini air dalam jumlah tertentu tersirkulasi dalam rangkaian tertutup. Make-up yang digunakan hanyalah sejumlah air yang hilang dari kebocoran sistem. Pendinginan biasanya dilakukan dengan menggunakan perpindahan panas pada Heat Exchanger.

Keuntungan:

Bahan kimia yang diperlukan untuk pengolahannya hanya sedikit

Dapat mengurangi air make-up yang berkualitas tinggi secara ekonomis, oleh sebab itu mengurangi kecenderungan pembentukan kerak

Mengurangi jumlah air make-up

Lebih tahan terhadap pertumbuhan mikrobiologi

Kerugian:

Ekonomis hanya bagi sistem pendingin kecil

Memerlukan sistem air pendingin lainnya

Memerlukan modal awal untuk memasang HE lain

2. Once Through Type (tergantung penggunaannya) sirkulasi air yang digunakan hanya satu kali proses saja.

Pada sistem pendingin jenis ini, air hanya dialirkan ke sistem pertukaran panas (heat exchanger) dan kemudian langsung dibuang.

Keuntungan:

Modal awal rendah

Biaya operasional rendah

Perbedaan suhu antara air panas dan air dingin rendah

Kerugian:

Membuang panas ke lingkungan

Sukar mengendalikan pemakaian bahan kimia

Pembuangan limbah bahan kimia ke lingkungan tidak terkontrol

Selain itu, tipe - tipe dasar Cooling Tower secara garis besar dapat pula dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu:

1. Evaporasi Cooling Tower atau Wet Cooling Tower

Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan proses transfer panas lewat evaporasi.

Tiga perbedaan mendasar pada desain evaporative cooling tower yaitu :

Atmospheric Cooling Tower

Natural Draft Cooling Tower

Mechanical Draft Cooling Tower

a. Forced Draft

b. Counter Current Induced Draft

c. Cross Flow Induced Draft

d. Hyperbolic Tower

2. Non Evaporative Cooling Tower atau Dry Cooling Tower

Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan transfer panas sensible.

Terdapat tiga jenis desain untuk tipe non evaporative cooling tower :

Air Cooled Condenser

Air Cooled Heat Exchanger

Cooling Air flow

3. Wet Dry Cooling Tower

Gabungan dari dua tipe dasar diatas dengan dua proses pendinginan yang digunakan secara pararel atau terpisah

Selain pembagian cooling tower secara garis besar diatas, cooling tower dapat dibagi berdasarkan :

1. Berdasarkan arah aliran udara masuk

a. Cross flow, udara mengalir secara horizontal, melewati jatuhnya air.

b. Counter current flow, udara mengalir secara vertikal, melawan jatuhnya air.

2. Berdasarkan cara pemakaian alat bantu seperti fan atau blower

a. Induced draft, alat bantu berada di bagian puncak tower.

b. Force draft, alat bantu berada di bagian bawah tower.

3. Berdasarkan kondisi aliran udara bebas tanpa alat bantu

a. Atmospheric

Cooling tower atmospheric tidak dilengkapi dengan mechanical fan untuk mengalirkan udara ke tower, udara diperoleh dari aliran induksi alami oleh tekanan. Udara pada kondisi ini mengalir bebas tanpa memakai penutup tower.

b. Natural draft, udara mengalir dalam udara pendingin dari tower namun kondisi udara belum tentu atmospheric.

4. Berdasarkan bentuknyaa. Rectilinier

b. Round Mechanical Draft

5. Berdasarkan perpindahan panasa. .Evaporatif

b. Dry Tower

c. Plumeabatement

d. Water Conservation2.5 Evaporasi Cooling TowerPada evaporasi cooling tower (ECT ) ,panas yang dibuang berada pada keadaan atm dibawa oleh sirkulasi cooling water dan terjadi kontak dengan udara, Pendinginan lebih baik dari evaporasi karena sedikit porsi atau bagian air yang yang dapat menyebabkan perpindahan panas (PP) dari air ke udara , air dipanaskan dalam kondensor steam kemudian di pompa untuk didistribusi ke tower bagian atas. Dan air yang dijatuhkan dengan grafitasi dengan aliran fill tower sebagai aliran udara pada seksi fill. Kesimpulannya dalam cooling dari air pada ambient wet bulb Temperatur dan perpindahan panas laten ke udara, yang terjadi pada keadaan saturasi.Proses Pendinginan:Pada proses evaporasi , air panas dibawa masuk dan langsung kontak dengan air pendingin. Ketika air masuk cooling tower , yang mengandung kelembaban yang biasanya di bawah saturasi yang muncul tiba tiba pada temperatur tinggi dan dengan kandungan kelembaban atau mendekati saturasi . Pendinginan secara evaporasi terjadi ketika air yang masuk saturated karena seperti temperatur air yang meningkat dalam proses panas sensible absorbsi air, juga peningkatan kapasitas air yang dibawa dan evaporasi dilanjutkan .Perhitungan proses evaporasi antara 65% - 75% dari total transfer panas, sisanya ditransfer pada proses transfer panas sensible.

Wet bulb temperatur dari udara yang masuk adalah pembatas teoritas dari pendinginan. Pendinginan air dari 5-20 oF ( - 15 6,7oC ) diatas wet-bulb temperatur yang disarankan jumlah air evaporasi relatif kecil . Mendekati 1000 Btu ( loss Kj ) digunakan untuk mengevaporasi 1 lb ( 0,45 Kg ) air pada operasi temperatur 0,75 % dari air sirkulasi untuk 100F ( 60C ) pendinginan ,digunakan dalam perhitungan dari pendinginan kombinasi evaporasi dengan proses transfer panas sensible. Kehilangan mungkin 0,01 0,05 % dari aliran air ke tower dan harus ditambah kehilangan air dari evaporasi dan dari blow down untuk perhitungan dari air yang hilang dalam sistem kuantitas blow down berfungsi untuk qualitas make up water . tapi bisa juga ditentukan pengaturan pembuangannya qualitas biasanya ditunjukkan pada bagian dimana konsentrasi solid terlarut yang diperbolehkan dalam sirkulasi cooling tower dan bervariasi dari 2-6 konsentrasi yang mempertimbangkan pada kandungan solid terlarut dari make up cooling water.

Dari ketiga tipe dari cooling tower , evaporative tower sebagai tempat panas mempunyai termal efisiensi yang paling besar tapi konsumsi airnya paling banyak dan mempunyai visible vapor plume yang besar ketika modul mechanical draft cooling tower disusun dalam sebuah jajaran , dapat terjadi ground fogging. Ini bisa diperkecil dengan menggunakan natural draft tower dan dapat direduksi dengan modularized mechanical draft tower ketika disusun dalam circular fashion.

2.6 Non Evaporative Cooling TowerNonevaporative cooling tower dapat diklasifikasikan menjadi :

a. Air Cooled Condensers

Air cooled condensers digunakan sebagai air cooled steam surface condenser untuk mentransfer panas yang ditolak dari cycle ke atmospheric cooling air.

b. Air Cooled Heat Exchanger

Air cooled heat exchanger digunakan sebagai air cooled heat exchanger dimana panas ditransfer dari air cooled condensers atau dari air cooled heat exchanger dengan konveksi sebagai panas sensible.

c. Cooling Airflow

Cooling airflow dibagi menjadi dua tipe, yaitu :

Tipe direct condencing

Tipe Heat Exchanger

Proses: Pada proses nonevaporasi, air panas dipisahkan dari udara dingin dengan means of thin metals walls, biasanya tubenya circular cross section tapi kadang elliptical cross section. Karena laju transfer panas yang rendah dari permukaan pada udara pada tekanan atm, dibuat sisi udara dengan permukaan yang panjang dengan fin dalam beragam geometri. Perpindahan panas pada permukaan biasanya melewati dua atau lebih dalam sisi air dan single pass, crossflow dalam sisi udara. Perpindahan panas sensible melewati tube dan dari permukaan yang panjang responsible untuk semua panas yang diberikan oleh air dan akan diabsorb oleh udara pendingin. Temperatur air turun dan temperatur udara meningkat. Nonevaporative cooling tower dapat digunakan sebagai air-cooled vapor condenser dan biasanya dikerjakan seperti condensing steam. Steam dikondensat di dalam tube pada temperatur konstan, memberikan panas vaporisasi latent untuk udara pendingin yang kemudian akan menaikkan temperatur. Limit teoritis untuk pendinginan adalah temperatur udara masuk.

Dry cooling tower(nonevaporasi) menggunakan heat exchanger dengan permukaan yang panjang untuk panas yang ditolak ke atmosfer dengan fluida sirkulasi juga dengan air dan steam di dalam tube. Aliran udara ambient diatas tube luar dan permukaan yang panjang meningkatkan transfer panas konveksi sebagai hasil dari peningkatan kontak area.

Ada dua dasar sistem pendinginaan, yaitu :

1. Sistem Langsung, steam dari turbin tekanan rendah dalam aliran pipa ke heat exchanger dan didinginkan dengan udara pendingin. Desain ini menghilangkan intermediate loop dan heat exchanger tambahan dengan hasil yang tersimpan dalam thermal resistance dan capital cost. Densitas steam pada kondisi vacum dari exhaust turbin sangat rendah, walaupun memerlukan saluran besar untuk transport steam.

2. Sistem Tak Langsung , pada sistem ini intermediate loop digunakan untuk menghindarikan transport steam dalam saliran besar. Sistem ini mempunyai dua desain yang ditunjukkan pada lampiran 5.

a. Sisten Heller (figure 3.a) menggunakan direct contact condenser untuk mengkondensasi steam yang meninggalkan turbine dengan mencampurkannya dengan cooling water yang disirkulasi melalui cooling tower.

b. Sebuah surface condenser (figure 3.b) digunakan untuk memisahlkan cycle steam dari cooling tower loop. Turbin steam dikondensasi dengan cooling tower didalam surface condenser dan air yang di sirkulasi didinginkan dengan udara dengan cooling coils.

Sistem Heller menghilangkan thermal resistance dari kondisi batas yang memisahkan siklus fluida dari surface condenser, terutama untuk kondenser yang lebih kecil dan tidak terlalu mahal. Meskipun sisitem Heller memerlukan cooling water dengan kualitas tinggi karena cooling water digunakan untuk boiler feed water. Ini merupakan kerugian karena flowrate cooling water lebih besar dari flowrate feed water yang artinya perlu banyak air dengan kualitas tinggi untuk pendingin.

Untuk desain, seksi perpindahan panas dikonstruksi sebagai gabungan tube, dengan finned tube yang disusun 2 atau 5 rows. Tube dalam gabungan paralel dengan yang lainnya lalu diatur. Untuk setiap seksi digunakan dua headers yang masing-masing dijaga oleh tube end. Headers bisa pipa atau box-shaped cross section dan biasanya terbuat dari steel. Gabungannya dijaga dalam open metal frame.

Pemasangan gabungan tube bisa disusun dalam bentuk V dengan masing-masing tube horizontal atau melereng atau dalam bentuk A dengan susunan tube yang sama. Susunan A yang sama bisa digunakan dengan gabungan tube yang vertikal. Umumnya, tube yang melereng (inclined tube) lebih pendek dari tube horizontal. Susunan inclined tube cocok untuk condencing vapor dan tube horizontal sangat cocok untuk desain heat exchanger.Bentuk A biasanya digunakan dengan forced draft airflow dan bentuk V untuk induced draft airflow. Untuk natural draft nonevaporative cooling tower tidak ada perbedaan pembuatan susunan bentuk A atau V. Gabungan disusun dalam suatu deck diatas lingkaran terbuka pada bagian bawah tower. Prinsip yang sama digunakan dalam countercurrent flow natural draft evaporative cooling tower.

Untuk mendesain nonevaporative cooling tower yang baik antara suhu 25 35 F (14-20 C) dari temperatur udara masuk atau steam condense pada perbedaan temperatur yang sama dengan meninjau udara yang masuk.

2.7 Wet-Dry Cooling Tower

Evaporative-nonevaporative cooling towers menggabungkan keuntungan dari sistem evaporative(wet) dan nonevaporative (dry) cooling towers. Nonevaporative tower melakukan pendinginan dalam waktu lama dengan hampir tanpa mengkonsumsi air selama periode dari temperatur ambient yang tinggi, nonevaporative cooling digabungkan dengan evaporative cooling. Kemungkinan ada macam-macam konfigurasi pemisahan wet dan dry tower. Gabungan dengan paralel atau seri yang alirannya melewati seksi dry dan wet. Lampiran 5 (fig.5) menggambarkan konfigurasi dimana aliran udara dalam paralel dan air dalam seri.

Proses:

Dengan menggabungkan proses evaporative dan nonevaporative, kapasitas panas absorbsi dari sistem dibagi antara dua tipe dari cooling towers yang diseleksi dari proporsi dan biasanya disusun jadi penyesuaian untuk mencocokkan operasi dari limit dua sistem, evaporative dan nonevaporative dikombinasikan dalam sebuah unit dengan susunan aliran pertama air yang akan didinginkan melewati seksi nonevaporative cooling yang mempunyai kesamaan dengan dengan seksi gabungan tube yang digunakan pada tipe nonevaporative heat exchanger. Pertama air panas melewati heat exchanger yang langsung diatas seksi evaporative cooling. Air meninggalkan aliran seksi nonevaporative dengan gaya gravitasi diatas seksi evaporative.

Cooling air dibagi menjadi dua aliran paralel, yaitu aliran yang melewati seksi nonevaporative dan aliran yang melewati seksi evaporative ke common plenum chamber menuju induced draft fans. Ada dua aliran airflow yang dikombinasikan dan keluaran menaikkan atmosfer dengan kipas. Kebanyakan yang menarik dari aplikasi dari wet-dry cooling tower adalah membuat seimbang vapor plume suppression dan estetic dari siluet yang rendah dalam membandingkan dengan natural draft evaporative cooling tower. Cooling towers ini digunakan untuk mengambil keuntungan dari temperatur heat sink yang rendah yang dapat dicapai dari evaporative cooling ketika ketersediaan air supply cukup.

2.8 Packing

Pengisian packing harus memenuhi karakteristik sebagai berikut :

1. Permukaan interfacial antara fluida yang akan didinginkan dengan fluida yang mendinginkan besar.

2. Memiliki karakteristik aliran fluida yang diinginkan, pada packing harus terjadi pertukaran volume fluida yang besar melalui cross section tower yang kecil tanpa loading atau fleeding dan pressure drop yang rendah untuk gas.

3. Zat inert fluida dapat diproses secara kimia.

4. Mempunyai kekuatan structural sehingga mudah dalam penangan dan instalasi.

5. Biayanya relatif murah

Terdapat dua cara pengisian packing, yaitu :

1. Random Packing

Sewaktu instalasi packing dijatuhkan atau ditempatkan kedalam menara secara acak dimana menara diisi dengan air untuk mengurangi kecepatan jatuhan. Jenis random packing yang sering digunakan adalah :

a. Rasching ring

b. Leesing ring

c. Partition ring

d. Berl saddle

e. Intalox saddle

f. Tellrate

g. Pall ring or Flex ring

2. Regular Packing

Packing jenis ini menguntungkan karena pressure drop yang rendah dan laju alir fluida yang lebih besar. Jenis-jenis packing regular, yaitu :

a. Rasching ring

b. Double spiral ring

c. Section through expanded metal lath packing

d. Wood grids.

2.9 Operation dan Maintance2.9.1 Evaporation Loss

Water evaporation rate ditentukan oleh laju perpindahan sensible heat dari water dan evaporation loss dapat diestimasi 0,1 % dari circulating water flow.2.9.2 Drift Loss

Cooling Tower drift loss adalah kandungan liquid water droplet terikut dengan udara keluar tower. Drift adalah air yang naik ke atas (terdorong ke atas) pada tower discharge vapor. Drift loss adalah fungsi dari Drift eliminator design, yang jenisnya bervariasi antara 0,1 dan 0,2 persen dari air yang di supply ke tower. Cooling tower sekarang ini dilengkapi dengan drift eliminator sehingga drift lossnya kurang dari 0,1 % dari water circulation rate.

2.9.3 Blow Down

Cooling Tower blowdown merupakan bagian dari ciculating water yang dikeluarkan dari system untuk mencegah terjadinya scaling akibat solid. Blowdown (meguras) mengurangi bagian dari sirkulasi air terkonsentrasi terhadap proses evaporasi untuk menurunkan konsentrasi system solid. Jumlah blowdown dapat dihitung berdasarkan jumlah siklus dari konsentrasi yang dibutuhkan untuk membatasi scale formation. Siklus konsentrasi adalah rasio dari dissolved solid pada air resirkulasi untuk memisahkan atau melarutkan solid dalam make uap water.

Kuantitas blowdown yang dibutuhkan ditentukan dari :

Cycles of concentration = (We + Wb) / WbAtau Wb = We / (cycles 1)Cycle of concentration terlibat dengan operasi cooling tower normalnya pada range 3 4 cycles. Di bawah 3 cycles of concentration, kuantitas excessive blowdown terpenuhi dan penambahan asam untuk membatasi scale formation harus dipertimbangkan.

Blow down ditentukan dari material balance yaitu,

b : blow down rate (gal/min)

e : evaporation loss rate (gal/min)

r : ratio of solid in blowdown terhadap solid in make up

d : drift loss (gal/min)

2.9.4 Make Up Water RateMake Up requirements untuk cooling tower terdiri dari penjumlahan evaporation loss, drift loss dan blow down.

Make up rate dapat dihitung :

atau

M : Make up rate (gal/min)

Maka dari itu :

Wm = We + Wd + Wbdimana :

Wm = Water Make-Up

Wd = Water Driftloss

Wb = Water blowdown

Evaporation loss dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

We = 0,00085 Wc (T1 T2)Dimana :

Wc = Sirkulasi Water flow (gal/min pada tower inlet)

T1 T 2 = Temperatur air-masuk dikurang temperatur air-keluar, oF.

2.9.5 Fan Horse PowerDalam mengevaluasi cooling tower dan biaya operasinya, perlengkapan fan horse power dapat menjadi factor yang signifikan. Banyak jumlah udara yang disirkulasikan melalui cooling tower dengan kecepatan 10,2 m/s (2000 ft/min maximum untuk menurunkan draft tower). Jumlah fan air flow tergantung pada faktor desain tower, termasuk type fill, konfigurasi tower dan kondisi thermal.

Output efektif fan merupakan static air force (SAHP) didapat dari persamaan sebagai berikut :

Static =

dimana :

Q = Volume udara (ft3/min)

hs = Static head di dalam air

d = densitas air pada temperatur ambient, lb/ft3

2.9.6 Pumping Horse Power

Faktor lain yang penting dalam analisa seleksi cooling tower, khususnya dalam ukuran menengah dan besar, bagian dari pump horse power secara langsung merupakan bagian dari cooling tower. Type counter flow dari tower dengan spray nozzles akan memiliki pumping head sama dengan static lift plus nozzle pressure loss. Type cross flow dari tower dengan aliran gravity memungkinkan pumping head sama dengan static lift , maka reducing horse power adalah :

dimana : ht = total head, ft

2.9.7 Fogging dan Plume Abatement

Fenomena yang muncul dalam operasi cooling tower adalah fogging (pengkabutan), yang menghasilkan visible plume (bulu-bulu yang kelihatan) dan memungkinkan icing hazard. Hasil dari fogging dari mixing warm, tower pada highly saturated mengeluarkan udara dengan cooler ambient air yang mengurangi kapasitas untuk mengabsorbsi moisture sebagai uap.

2.9.8 Manajemen Energi

Penekanan sekarang pada manajemen energi, cooling tower tidak terbelakang. Selama periode dibawah 50oF temperatur ambient wet bulb, cooling tower mempunyai kapabilitas temperatur untuk menghasilkan air sejuk langsung pada air conditioning system.

Beberapa metode berhubungan cooling tower telah digunakan untuk mengurangi konsumsi energi refrigerasi. Sistem ini seperti yang diterapkan pada mesin sentrifugal dan absorbsi refrigerasi, yang diketahui sebagai thermocycle atau free cooling system.

2.9.9 Water Treatment Procedure

Ada beberapa batasan yang harus diperhatikan dalam perawatan air sebelum masuk kedalam cooling tower,antara lain :

pH, harus dijaga pada kondisi normal yaitu 6-7, karena pH yang lebih tinggi akan menyebabkan perubahan lignin pada penanganan weed fiber.

Inhibitasi korosi dipilih berdasarkan pada adanya serat-serat kimia dalam make-up water dan material dari peralatan Heat Exchanger.

Penambahan zat anti alga dan jamur diperlukan untuk menjaga keadaan zat kimia tersebut.

Prosedur diatas biasanya dilakukan selama 3 kali dalam seminggu.

Desain temperatur lingkungan adalah variabel tunggal yang paling penting yang dilibatkan dalam ranting pendingin air.

Jika nilai yang lebih tinggi daripada nilai yang sebenarnya digunakan, desain dibangun/dibuat dalam Heat Exchanger, sehingga temperatur ini akan menghasilkan kapasitas untuk mendinginkan air proses, menuju temperatur outlet yang didinginkan, jika temperatur aktual yang rendah digunakan.

2.10 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Cooling TowerBeberapa faktor yang sangat berpengaruh terhadap cooling tower adalah :

a) Kecepatan aliran air

Kecepatan aliran air yang masuk ke cooling tower merupakan suatu faktor yang mempengaruhi, semakin besarnya rate air yang masuk maka akan semakin besar beban fluida pendingin dalam proses pendinginan.

b) Kecepatan aliran udara

Semakin besarnya rate udara yang masuk maka proses pendinginan di dalam cooling tower akan semakin cepat.

c) Perbandingan distribusi air dan udara

Perbandingan distribusi air sebagai fluida yang akan didinginkan dan udara sebagai fluida yang digunakan untuk mendinginkan haruslah sesuai dengan kondisi yang diinginkan.

d) Heat Load (beban panas)

Semakin besar heat load, maka akan dibutuhkan rate udara masuk yang besar pula.

e) Make-up air pendingin

Sebagai make-up adalah filter ater. Hal ini mempunyai pengaruh yang besar karena filter water membawa beberapa komponen yang dapat mengakibatkan timbulnya deposit maupun korosi.

f) Lingkungan sekitar

Karena sebagai media pendingin dari air pendingin di cooling water adalah udara yang diambil dari sekitarnya, maka tidak lepas dari kotoran atau benda asing lainnya yang dibawa udara masuk ke system air pendingin, akibatnya terkontaminasi.

g) Proses yang terkait

Yang dimaksud proses terkait adalah bentuk atau macam fuida yang didinginkan. Hal ini biasanya terjadi karena kebocoran darai peralatan. Misalnya heat exchanger untuk pelumas gas ammonia atau gas sintesa apabila terjadi kebocoran akan mengakibatkan kontaminasi air pendingin.

h) Bahan kimia

Penggunaa bahan kimia melalui injeksi yang tidak terkontrol akan menimbulkan efek samping. Pengaruh ini lebih dominan bilamana jumlah penggunaaan bahan limia tersebut semakin besar. Ada beberapa batasan yang harus diperhatikan air sebelum masuk cooling tower :

1) pH harus dijaga kondisi normal 6-7, karena pH yang lebih tinggi akan menyebabkan perubahan lignin pada penangasan weed fiber.

2) Penambahan zat anti alga dan jamur diperlukan untuk menjaga keadaan zat kimia tersebut.

BAB III

METODOLOGI

III.1. Alat dan Bahan

1. Satu unit tower Armfield, yang dilengkapi dengan pemanas (boiler).

2. Aquadest.

3. Udara bebas (sebagai media pendingin).

III.2. Prosedur Percobaan

1. Siapkan peralatan cooling tower (miniatur) sehingga dapat berfungsi sebagaimana mestinya.

2. Isi aquadest ke basin (di bagian bawah cooling tower ).

3. Hubungkan cooling tower dengan arus listrik. Atur debit air yang mengalir dan Q sesuai dengan yang dikehendaki.

4. Catat temperatur inlet dan outlet untuk dry bulb dan wet bulb T1 T6, tekanan dan pressure drop yang ditunjukkan. Lakukan pengambilan data sebanyak 3 kali pada tekanan yang berbeda-beda.

5. Hitung laju alir udara masing-masing data.

BAB IVHASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1 Hasil Pengamatan

Q (kW)P

(gr/s)X

Mm H2OTemperatur

T1 T2 T3 T4 T5 T6

1201530,528,540,536,546,534,5

301631,529,539,537,546,532,5

401732304038,546,533

1,5202031,53040375033

302132,530,54137,55034

402233,53141,5385034,5

dimana: T1= Temp. dry bulb masuk

T2 = Temp. wet bulb masuk

T3= Temp. dry bulb keluar

T4= Temp. wet bulb keluar

T5= Temp. air masuk

T6= Temp. air keluarJumlah deck = 8

Jumlah plate per decks = 10

Total surface area packing = 1,19 m2Packing density (area/volume) = 110 m-1Height of packing, 0,48 m

Water Capacity of System = 3,0 liter (excluding make up tank)

Dimensions of column = 150 mm x 150 mm x 100 mm high4. 2 Perhitungan

1 Perhitungan Kecepatan Udara dan Approach To Wet Bulb

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot Temperatur dry bulb udara keluar (T3) dan Temperatur wet bulb keluar (T4) pada physcometric chart, maka diperoleh Vb.

Air mass flowrate (m)

=

Air volume flowrate (V)

= m ( VbCross sectional area of empty tower (A) = s2

Kecepatan udara

=

2 Perhitungan Laju Pendinginan dan Cooling Range

Laju pendinginan

=

Cooling Range

= T5 T6

Diketahui :

1. Perhitungan kecepatan udara dan Approach to wet bulb = T6 - T2X = orifice differential (mmH2O)

Gs = dry air mass flowrate (kg/s)

Gs =

L = Water Mass Flowrate = M.v = P (kg/s)

CAL = Gas Heat Capcity, Water Vapor = 4,187 (kJ/kg oC)

H1 dan H2 plot dari grafik physcometric chart wet bulb T2 dan T4 (kJ/kg)

Air Volume flow rate (V) = Gs. Vb

Vb = Specific volume of steam and air mixture leaving top of column

(m3/kg) plot temperature dry bulb keluar (T3) dan temperatur wet

bulb keluar (T4) pada physcometric chartUntuk Cooling Load Q = 1,0 kWa. Untuk orifice differential (X) = 21 mmH2O dan laju alir 15 gr/s Temp. wet bulb udara masuk (T2)= 28,5 oC

Temp. air keluar (T6)

= 34,5 oC

Approach to wet bulb

= (34,5 28,5) = 6 oC

H1 dan H2 plot dari grafik physcometric chart wet bulb T2 dan T4T2 = 28,5 o C

H1 = 92,5 kJ/kg

T4 = 36,5 o C

H1 = 122 kJ/kg

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot temperatur dry bulb udara keluar (T3) = 40,5 oC dan temperatur wet bulb keluar (T4) = 36,5 o C pada physcometric chart, maka diperoleh Vb = 0,8805 m3/kg. Gs =

Gs =

Gs = 0,0255

Air volume flow rate = Gs . Vb= 0,0255 x 0,8805

= 0,02245 m3/s. Cross sectional area of empty tower (A) = 0,15 m x 0,15 m

= 0,0225 m2 Kecepatan udara = = = 0,9979 m/sb. Untuk orifice differential (X) = 22 mmH2O dan laju alir 25 gr/s Temp. wet bulb udara masuk (T2)= 29,5 oC


= 32,5 oC


= (32,5 29,5) = 3 oC


H1 = 97,5 kJ/kg

T4 = 37,5 o C

H1 = 123,5 kJ/kg

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot temperatur dry bulb udara keluar (T3) = 39,5 oC dan temperatur wet bulb keluar (T4) = 37,5 o C pada physcometric chart, maka diperoleh Vb = 0,883 m3/kg. Gs =

Gs =

Gs = 0,2442



= 0,0225 m2 Kecepatan udara = = = 9,58506 m/sc. Untuk orifice differential (X) = 23 mmH2O dan laju alir 30 gr/s Temp. wet bulb udara masuk (T2)= 30oC


= 33 oC


= (33 30) = 3 oC

H1 dan H2 plot dari grafik physcometric chart wet bulb T2 dan T4T2 = 30 o C

H1 = 100 kJ/kg

T4 = 38,5 o C

H1 = 125,5 kJ/kg

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot temperatur dry bulb udara keluar (T3) = 40 oC dan temperatur wet bulb keluar (T4) = 38,5 o C pada physcometric chart, maka diperoleh Vb = 0,8852 m3/kg. Gs =

Gs =

Gs = 0,0665



= 0,0225 m2 Kecepatan udara = = = 2,6133 m/sUntuk Cooling Load Q = 1,5 kWd. Untuk orifice differential (X) = 23 mmH2O dan laju alir 15 gr/s Temp. wet bulb udara masuk (T2)= 30 oC


= 33 oC


= (33 30) = 3 oC


H1 = 100 kJ/kg

T4 = 37 o C

H1 = 123 kJ/kg

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot temperatur dry bulb udara keluar (T3) = 40,5 oC dan temperatur wet bulb keluar (T4) = 37 o C pada physcometric chart, maka diperoleh Vb = 0,8745 m3/kg. Gs =

Gs =

Gs = 0,0464



= 0,0225 m2 Kecepatan udara = = = 1,8042 m/s

e. Untuk orifice differential (X) = 24 mmH2O dan laju alir 25 gr/s Temp. wet bulb udara masuk (T2)= 30,5 oC


= 34 oC


= (34 30,5) = 3,5 oC


H1 = 102 kJ/kg

T4 = 37,5 o C

H1 = 123,5 kJ/kg

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot temperatur dry bulb udara keluar (T3) = 41 oC dan temperatur wet bulb keluar (T4) = 37,5 o C pada physcometric chart, maka diperoleh Vb = 0,8850 m3/kg. Gs =

Gs =

Gs = 0,07789



= 0,0225 m2 Kecepatan udara = = = 3,0639 m/sf. Untuk orifice differential (X) = 26 mmH2O dan laju alir 30 gr/s Temp. wet bulb udara masuk (T2)= 31 oC


= 34,5 oC


= (34,5 31) = 3,5 oC


H1 = 104 kJ/kg

T4 = 38 o C

H1 = 125 kJ/kg

Spesifikasi volumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot temperatur dry bulb udara keluar (T3) = 41,5 oC dan temperatur wet bulb keluar (T4) = 38 o C pada physcometric chart, maka diperoleh Vb = 0,887 m3/kg. Gs =

Gs =

Gs = 0,09271



= 0,0225 m2 Kecepatan udara = = = 3,6549 m/s2. Perhitungan Laju Pendinginan dan Cooling Range

Untuk Cooling Load Q = 1 kWL = 15 gr/s

Laju Pendinginan = = = 0,0833

Cooling Range = T5 - T6 = (46,5 34,5) o C = 12 o C

L = 25 gr/s


Cooling Range = T5 - T6 = (46,5 32,5) o C = 14 o C

L = 30 gr/s


Cooling Range = T5 - T6 = (46,5 33) o C = 13,5 o C

Untuk Cooling Load Q = 1,5 kWL = 15 gr/s


Cooling Range = T5 - T6 = (50 33) o C = 17 o C

L = 25 gr/s


Cooling Range = T5 - T6 = (50 34)o C = 16 o C

L = 30 gr/s


Cooling Range = T5 - T6 = (50 34,5)o C = 15,5 o C

BAB V

PEMBAHASAN

Cooling tower merupakan suatu alat atau unit yang digunakan untuk pembuatan cooling water yang baik. Bila zat cair panas dikontakkan dengan gas tak jenuh, sebagian dari zat cair itu akan menguap dan suhu zat cair akan turun. Berdasarkan hal tersebut, maka pada operasi cooling tower terjadi suatu proses perpindahan panas, yaitu perpindahan panas laten karena penguapan air dalam jumlah kecil dan perpindahan panas sensibel karena perbedaan temperatur air dan udara.

Cooling tower bertujuan untuk menjaga air pendingin dengan cara mendinginkan air itu dan menggunakannya kembali secara berulang-ulang. Air hangat yang biasanya berasal dari kondensor atau unit perpindahan kalor dimasukkan melalui puncak menara dan didistribusikan ke dalam palung-palung dan melimpah melalui kaskade ke bawah melalui salaian lembar yang berfungsi memberikan luas permukaan yang besar untuk kontak udara dan air.

Udara dan air adalah bahan-bahan yang bernilai rendah dan dalam volume besar harus dapat ditangani, seperti dalam berbagai operasi pendinginan air, peralatan yang bernilai rendah dan biaya operasi yang murah sangat penting. Salah satu usaha untuk melestarikan air pendingin adalah dengan mendinginkan air hangat/panas yang biasanya berasal dari kondensor sehingga dapat digunakan kembali secara berulang-ulang.

Dari hasil pengamatan dan perhitungan, terlihat bahwa pada kecepatan udara atau flow rate udara masuk berbanding lurus dengan orifice differential atau tekanan yang digunakan. Makin tinggi tekanan yang digunakan maka kecepatan udara atau flow rate udara masuk makin tinggi pula. Hasil pengamatan ini sesuai dengan rumus yang digunakan dimana dari keempat rumus yang digunakan pada pengolahan data terlihat bahwa kecepatan udara (V) berbanding lurus dengan tekanan atau orifice differential (x).

Temperatur Wet Bulb adalah temperatur steady state yang dicapai oleh sejumlah kecil cairan/ liquid yang mengalami penguapan ke dalam sejumlah besar campuran uap-gas yang tidak jenuh (unsaturated).

Temperatur Dry Bulb adalah temperatur dari campuran uap gas yang diperoleh dengan cara mencelupkan termometer ke dalam campuran gas tersebut.

Temperatur dry bulb udara (T3) yang keluar dan temperatur wet bulb (T4) udara yang keluar dapat digunakan untuk menentukan spesifik voume udara keluar. Dari Pshychometric Chart yang digunakan, hasil dari pengamatan yang dilakukan menunjukkan bahwa makin kecil T3 dan T4, maka spesifik volume udara keluar yang didapat juga makin kecil.

Ini sesuai dengan prinsif operasi cooling tower yang berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensible, dimana campuran dua aliran fluida pada temperatur yang berbeda akan melepaskan panas laten penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam kasus ini adalah air. Efek pendinginan ini dicapai dengan merubah sebagian cairan ke keadaan uap dengan melepaskan panas laten penguapan. Selain itu, panas sensible juga berperan ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehinga udara akan mendinginkan air dan temperaturnya akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensible air yang diperolehnya. Ini terlihat pada hasil pengamatan bahwa temperatur air yang masuk (T5) lebih besar dari temperatur wet bulb udara yang keluar (T4).

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

1. Temperature air masuk (T5) lebih besar dibandingkan dengan temperature wet bulb udara yang keluar (T4) dan temperatur air yang keluar.

2. Semakin besar kecepatan udara, berarti tekanan udara yang digunakan makin besar.

3. Fan yang terdapat pada cooling tower berfungsi untuk mempercepat proses pendinginan.

4. Dengan semakin besarnya cooling load, laju alir air dan kecepatan udara maka akan berpengaruh terhadap approach to wet bulb.

5. Semakin besar kecepatan udara akan menyebabkan laju pendinginan semakin cepat. Sementara itu approach to wet bulb ditentukan oleh perbedaan antara temperatur wt bulb udara masuk (T2) dan temperatur air keluar (T6), makin besar perbedaannya makin besar pula approach to wt bulb.

6. Dari hasil percobaan dapat diketahui temperature dry bulb udara keluar (T3) lebih besar dari temperature dry (T1) atau wet bulb (T2) udara masuk.

6.2. Saran

1. Untuk mengurangi penghilangan air sebaiknya dipakai laju alir udara (air flow rate) yang tidak terlalu besar, karena semakin besar laju alir udara akan semakin besar air yang teruapkan walaupun laju pendinginan semakin cepat atau tinggi.

2. Untuk mencapai pendinginan yang baik air panas pada cooling tower sebaiknya dipakai packing dengan densitas yang lebih besar karena hal ini berhubungan dengan luas ruangan kontak antara air dam udara.

DAFTAR PUSTAKA

Alan S. Foust, 1980. Principles Of Unit Operations. Edisi Kedua John & Wiley Sons.

Mc-Cabe & Smith, 1976. Unit Operations of Chemical Engineering. Edisi Kedua. McGraw-Hill Kogakusha,ltd.

Perry, R H, Don Green, 1984.Perrys Chemical Engineers Handbook. 6th ed.

McGraw-Hill Kogakusha, ltd .

Treyball, Robert E, 1987. Mass Transfer Operation. 3rd edition. McGraw Hill Book Company. New York.

Lampiran 1Daftar Notasi

Ap to Wb

: Approach to wet bulb

A

: Cross Sectional area of empty tower

mw

: Laju alir air

Q

: Cooling Load

T1

: Temp. dry bulb udara masuk

T2

: Temp. wet bulb udara masuk

T3

: Temp. dry bulb udara keluar

T4

: Temp. wet bulb udara keluar

T5

: Temp. air masuk

T6

: Temp. air keluar

x

: Orifice Differential

P

: Pressure drop melalui Packing

Vb

: Spesifik Volume

ma

: Air mass flow rate

Lampiran 2

Gambar Skema Cooling Tower Apparatus:

Lampiran 3 Tugas KhususCOOLING TOWER

A. Jenis-jenis Cooling Tower

1. Cooling Tower Mechanical Draft (CTMD)

Cooling Tower Mechanichal Draft mempunyai sistem pemipaan yang panjang dari atas tower sampai ke basin. Fan yang besar menarik udara untuk memindahkan panas dari air, sehingga air dapat dipertukarkan panasnya sehingga menjadi dingin kemudian dapat digunakan lagi dalam proses.

Karakteristik:

Ukurannya lebih kecil

Digunakan untuk plant umum

Menggunakan Fan

Initial Cost Lebih Murah

Untuk Volume Yang Lebih Kecil

Figure 2: Mechanical Draft Counterflow Tower Figure 3: Mechanical Draf CrossflowTower

Untuk mengkontrol cooling tower ini dilakukan pengaturan laju alir pendinginan pada diameter fan dan kecepatan operasi. Menara ini sering berisi beberapa area masing-masing dengan fan yang sering disebut dengan Cell.

Cooling tower mechanichal draft di Belle Vur power station

Cooling tower mechanichal tower menggunakan suatu fan untuk menghasilkan air-flow melalui tower itu. ada beberapa tower, masing-masing tower mempunyai fan sendiri. Diameter fan diatas 30 ft . Relative flow yang dituju oleh air dan aliran udara dapat diatur di dalam arah counter flow. biasanya, Counterflow cooling tower untuk efisiensi thermal yang tinggi. Initial cost dari mechanichal draft cooling tower lebih murah dibandingkan dengan cooling tower natural draft.

2. Cooling Tower Natural Draft

Perfoma thermal cooling tower natural draft ada kalanya gagal untuk perpindahan panas antara air dengan udara.

Foto dibawah ini menunjukkan coling tower natural draft tunggal digunakan pada suatu pabrik. Tower natural draft tingginya sekitar 400 ft (120 m), tergantung pada diferensial perpindahan panas yang dibutuhkan, udara luar yang dingin dan udara lembab yang panas pada bagian dalam menara.

Biasanya cooling tower natural draft tidak ada fannya.

Karakteristik:

Ukurannya Lebih Besar

Digunakan Untuk Plant Tertentu

Tidak Menggunakan Fan

Initial Cost Lebih Mahal

Untuk Volume Yang Lebih Besar

Forced Cooling Tower Natural Draft

Arah aliran garis hijau menunjukkan bagaimana air diambil dari suatu sungai (dalam gambar berwarna kuning) untuk dimasukan ke dalam basin (pada gambar berwarna hijau) sirkulasi. Pompa air mengambil air yang akan diproses dari basin. Air kemudian yang dipompakan adalah ke air yang telah panas atau setelah mengalami proses.

Air itu kemudian di distribusikan ke puncak menara cooling tower, air akan jatuh dengan sendirinya karena pengaruh gaya gravitasi masuk ke dalam basin dimana air itu kemudian dapat dikembalikan ke sungai dan yang dipompa oleh pompa cooling tower ke cooling tower kemudian air kembali ke basin, air dapat digunakan kembali.

Di cooling tower natural draft, daya apung yang alami dari udara panas menuju ke menara, udara dingin masuk melalui bawah dari tower. Tidak ada fan diperlukan. Dalam kaitan dengan tata ruang dari cooling tower memungkinkan mensirkulasi ulang udara panas dan performa resultan drop/jatuh. Shell dari tower pada umumnya dibangun menggunakan beton bertulang, dan dapat dibuat setinggi 200 m. Harganya sangat mahal untuk struktur beton yang besar, menara pendingin draft alami biasanya untuk mendinginkan air dalam jumlah yang banyak.

Natural Draft Cooling TowerArah aliran yang berwana hijau menunjukkan bagaimana air yang hangat meninggalkan pabrik, dipompakan ke cooling tower natural draft dan didistribusikan kembali. air Yang didinginkan, mencakup air make up dari danau, untuk meliputi losses penguapan kepada atmosfer, dan kembali ke kondenser.

B. Contoh Cooling Tower

Pre-cast concrete panel type cooling tower (PTCT)

Di Afrika Selatan daerah pertambangan menggunaan cooling tower untuk menyediakan jumlah udara dingin yang besar untuk ventilasi tambang. Volume udara pendingin digunakan untuk konsturksi crossflow dan counter flow. Crossflow unit pada umumnya digunakan untuk tinggi tower yang tersedia terbatas.

Evaporative tertutup pendingin dan condensor menggunakan heat exchanger didalam bundle pada cooling tower. cara ini ditujukan untuk cairan apa saja dari pendinginan evaporasi. Ini juga dimungkinkan untuk mencapai menggunakan heat exchanger intermediate seperti plate heat exchanger atau shell and tube heat exchanger. GEA secara terus-menerus meningkatkan mutu dan keefektifan biaya tentang mendinginkan uap produknya . Dengan peningkatan yang dramatis di dalam mutu material plastik, menggantikan hampir semua komponen cooling tower dengan komponen plastik. Maintenecenya mudah dan tahan lama.

Keistimewaan PTCT:

2.1 m lebar/luas sebelum ditekan, pre-cast panel beton

Pre-cast beton plat atap

Pre-cast beton untuk cerobong fan.

Keuntungan dari PTCT:

Biayanya muarh

Pembuatan konstuksinya cepat

Tidak ada orang sipil yang bekerja di PTCT , untuk fast-track proyek

Dapat dibongkar dan dipindahkan

Beton bermutu tinggi ( 60 MPA)

Struktur yang kaku yang dibandingkan ke lain sebelum memasang beton menara pendingin

Wooden Cooling TowerSpesifikasi:

Casing dan Louvers

casing berupa semen asbes yang berkerut diletakan secara horisontal untuk menumpahkan air.

Drift Eliminator

Efisiensi tinggi, bank tunggal, sistem double pass dirancang untuk perpindahan panas yang optimum..

Fan

Aluminum alloy standard, fan digunakan dalam batasan cooling tower dipasang multi-bladed dengan aerofoil atau blade yang berprofil kembar.

Timber Induced Draft Towers

Kayu khusus dengan aliran cross flow, material yang digunakan PVC didalam Baja, Eliminators, Aerodinamik FRP fan, dikontrol dengan tanpa gear boxes, semua untuk memberi efisiensi thermal paling tinggi. Penggunaan tekanan Palang memastikan film& memerciki dinding kedua-duanya. Ini memberi lebih kapasitas oleh 20-25% diatas isian disain yang konvensional.

Spesifikasi:

Distribusi Udara

Gaya gravitasi type basin dibuat dari l pine wood/kayu api

EliminatorDibuat dari papan kayu diperlakukan mendukung pada kayu lapis dibuat beralur Eliminator membingkai.

Konstruksi

Dibuat dengan palang/baut Digalvanisir Dicelupkan Panas. Paku dari baja tahan-karat.

Peralatan Mekanis:

Fan

Baling-Baling fan dibuat fan multi-bladed. blade terbuat dari Paduan aluminium dan poros besi cor.

FRP Induced Drafts Towers

Thermal effisiensi, tahan lama, compact/padat disain aesthetically ringkas, isi PVC honey comb untuk memberi film pendingin, WEATHER-PROOF/tahan air, basin FRP untuk bak air dan saluran penghubung.

Spesifikasi:Desain

Cooling tower ini beraliran counter flow untuk mencapai perfoma yang optimum oleh distribusi air dan perpindahn panas yang optimal.

Casing

Casing dibuat dari FRP segmen dan dari sudut bangunannya cukup kuat untuk berbagai force dan dampak.

Basin

Type FRP dengan pemasangan viz, make up, over flow dan saluran penghubung.

Fan

Fan adalah tipe aliran dari axial dan secara langsung dikemudikan headche V-Belt / Gear drive. fan blade merupakan aluminium alloy, secara statis dan dengan dinamis seimbang.

Fan Drive Motor

Tersedia di dalam T.E.F.C. Tahan cuaca, IP-55 lampiran, Kelas ' B' isolasi, cocok untuk instalasi yang di luar/outdoor.

Pemerikasaan / Access Window

Disediakan untuk pemeliharaan dan pemeriksaan secara berkala menyangkut berbagai segmen dari cooling tower, tanpa mengganggu keadaan normal proses dari cooling tower.

Secara Umum

Corrosion-Free/ bebas korosi, Light-Weight, dan sangat mudah untuk dipasang dan maintenence.C. CORROSION INHIBITOR, SCALE INHIBITOR, dan BIOCIDE

Berikut adalah daftar chemical yang diinjeksikan ke dalam system cooling tower, antara lain :

Chlorine (20% Concentration) ; Untuk membunuh bakteri

Oxygen Scavenger TC-1000 ; Untuk menghilangkan kandungan oxygen

Scale Inhibitor ST-5864 ; Untuk mencegah pembentukan scale

Biocide BT-5402 ; Untuk membunuh bakteri SRB (Sulfate Reducing Bacteria)

Corrotion Inhibitor CT-5704 ; Untuk mencegah pembentukan karat

Poly Electrolite C - 3176 ; Untuk menggumpalkan/ mengikat partikel

Dengan melihat chemical yang diinjeksikan dalam sistem, sebagian besar adalah sebagai proteksi korosi berupa inhibitor baik sebagai oxygen scavenger maupun anti-scale dan anti SRB. Semua inhibitor yang diinjeksikan, dimaksudkan untuk mencegah terjadinya corrode and scale di dalam flow yang dapat terbawa pada saat penginjeksian ke dalam cooling tower.

Corrosion Inhibitor terbagi menjadi 3 bagian :

Inhibitor Anodic : yang memiliki sifat Pasif, Tipis, Kuat, dengan komponen utama berupa Zn, Cr, Al, Ti dan V

Inhibitor Katodik; bersifat kurang kuat tapi tebal, komponen utamanya adalah Fosfat, Fosfonat, dll

Inhibitor Katano berupa Synergestic Effect.

Yang menentukan keberhasilan dari Corrosion Inhibitor bisa dilihat dari komponennya dalam hal ini komposisi kimianya, lalu reaksi yang terjadi dengan melihat mekanisme reaksi dan zat apa saja yang terbentuk, dan perhatikan dosis awal dan dosis pemeliharaan (dalam ppm), serta laju aliran fluida (Mass Flowrate, Volumetric Flowrate, Velocity).

Pada prinsipnya corrosion inhibitor berguna untuk memproteksi agar gas yang melalui cooling tower tersebut tidak kontak secara langsung dengan cooling tower. Inhibitor tersebut akan membentuk film-ing pada permukaan tower sejauh inhibitor tersebut dapat meng-cover. Ini bertujuan agar tidak terjadi korosi pada tower yang dialiri oleh gas yang bersifat korosif tersebut.

Cara mengukur effektifitas dari suatu chemical inhibitor dengan cara Corrosion Monitoring (baik dengan corrosion coupon atau probe) dan untuk mengetahui sejauh mana inhibitor tersebut meng-cover permukaan internal tower adalah dengan cara sampling yaitu mengambil sample pada tower tersebut (untuk mengetahui amine residual karena khususnya untuk tower wet gas, chemical inhibitor itu terbuat dari Turunan Amine).

CI water base menurut fungsinya akan memberikan lapisan film yang tipis sehingga reaksi anodik-katodik pada permukaan tower akibat adanya fluida yang lewat di atasnya tidak akan terjadi karena prinsip anodik-katodik berkurang satu faktor, yaitu tidak ada electrical connection. Untuk ER probe, yang merupakan kepanjangan dari Electrical Resistance probe, prinsipnya adalah memberikan input apabila sensornya terkorosi sehingga akan meningkatkan resistansinya. D. Packing

Gambar bentuk Packing antara lain :Ceramic Packing

Metal Intalox Metal Pall Ring Metal Hypak

Plastic Flexiring Chempak Packing Cascade Mini Packing

Panapak Packing Poly Grid Plastic Cooling Tower Packing

Gambar bantuk packing di atas kebanyakan ditemukan pada Packed Tower.EVAPORATORA. EvaporasiProses evaporasi telah dikenal sejak dahulu, yaitu untuk membuat garam dengan cara menguapkan air dengan bantuan energi matahari dan angin. Evaporasi merupakan satu uni operasi yang penting dan biasa dipakai dalam industri kimia dan mineral, misalnya industri aluminium dan gula. Evaporator juga digunakan untuk mengolah limbah radioaktif cair. Dalam sistem evaporasi, cairan dipekatkan dengan memberikan panas pada cairan tersebut dengan energi yang intensif berupa sejumlah uap sebagai sumber panas. Jumlah uap yang dihasilkan per unit uap yang dipakai, yang menunjukkan peningkatan kepekatan, dapat diefektifkan dengan penggunaan evaporator bertingkat. Keuntungan evaporator bertingkat ini adalah uap hasil satu tingkat dapat digunakan Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi serta Aplikasi 2006 21 sebagai sumber energi tingkat selanjutnya. Dengan demikian, proses evaporasi dengan evaporator bertingkat ini dapat menghemat energi yang diperlukan, sehingga mengurangi biaya operasi. Beberapa model mekanik sistem evaporator industri telah dibuat oleh para peneliti dalam dekade ini. Kam dan Tade(1) telah membuat model untuk sistem evaporator industri lima tingkat pada proses pembakaran cairan dalam proses Bayer untuk produksi alumina di Alcoas Wagerup alumina refinery. Dalam proses kerjanya, sistem evaporator memerlukan tinggi cairan dalam tangki yang tepat untuk memperoleh densitas produk yang diinginkan. Untuk mempertahankan kondisi operasional evaporator tersebut, dibutuhkan suatu sistem kendali yang mampu mengatur sistem tersebut. Beberapa ilmuwan telah merancang sistem kendali yang berbeda untuk sistem evaporator ini. B. Sistem Evaporator

Evaporasi bertingkat dengan konfigurasi counter-current dari proses pembakaran cairan terdiri dari lima tingkat yaitu satu falling film evaporator, tiga forced-circulation evaporator dan satu super-concentration evaporator yang dipasang secara seri. Komponen-komponen utama di setiap tingkat adalah flash tank (FT), flash pot dan heater (HT). Skema sistem evaporator disederhanakan ditunjukkan dalam gambar 1. Spent liquor setelah proses pengendapan (precipitation) dimasukkan ke falling film stage (FT #1). Komponen yang mudah menguap, dalam hal ini air, dihilangkan dengan laju recycle tinggi dan hasilnya dikentalkan lagi melalui tiga tingkat selanjutnya (FT #2 sampai #4). FT #5 digunakan untuk menghilangkan sisa cairan tanpa proses ulang. Di setiap tingkat, spent liquor dipanaskan melalui heat exchanger (heater) dan air dihilangkan berupa uap pada tekanan lebih rendah dalam flash tank. Live steam digunakan sebagai pemanas untuk HT #3, #4 dan #5. Uap dari FT #3 dan #4 digabung dan digunakan dalam HT #2, sedangkan uap dari FT #2 digunakan dalam HT #1. Kondensasi uap dari semua heater dikumpulkan dalam flash pot. Live steam ke HT #3 diset sebanding dengan jumlah live steam yang masuk ke HT #4, sedangkan jumlah live steam ke HT #5 tergantung pada jumlah residual flashing yang dihilangkan. Air dingin yang mengalir ke kondenser C diset sehingga semua sisa uap terkondensasi. Sistem evaporator penting dalam pabrik aluminium dan sulit untuk dikendalikan dengan menggunakan kontroler klasik karena karakteristiknya yang kompleks yaitu nonlinieritas sistem.

Gambar 1. Skema sistem evaporator disederhanakan

Ada 15 variabel keadaan yang menjadi perhatian, yaitu level cairan dalam flash tank (hii,i i = 1,2,..5), densitas cairan (i, i = 1,2,... 5) dan suhu aliran produk meninggalkan setiap tingkat (T i, i = 1,2,... 5). Keluaran terkendali (controlled variabel) dari plant adalah level cairan dalam semua flash tank (h ii,i i = 1,2,..5), densitas cairan produk pada tingkat #4 (4) dan suhu pada tingkat #5 (T5). Input yang dimanipulasi adalah aliran produk cairan (Q pppii,i i = 1,2,..5), laju uap ke HT #4 ( s4 m& ), dan laju uap dari FT #5 ( v5 m& ).

C. Model Sistem Evaporator

Model sistem evaporator diperoleh dengan menggunakan kesetimbangan massa dan energi. Model sistem evaporator merupakan model yang non linier. Dalam pemodelan ini hanya keempat tingkat pertama dari sistem evaporator yang digunakan untuk menghindari kompleksitas. Model terdiri dari 12 persamaan diferensial dengan 5 variabel input dan 5 variabel output. Keadaan (state), variabel input dan output ditunjukkan dalam tabel 2.1 dengan: hi dalam m, Ti dalam 0C, i dalam ton/m3, Q pppii i dalam m3/jam dan s4 m& dalam ton/jam. Sebagai catatan, nilai aktual variabel-variabel ini dikalikan dengan suatu faktor dan nilai variabel keadaan hanya merupakan nilai perkiraan. Persamaan model sistem evaporator flash tank 2 adalah sebagai berikut

Laju evaporasi E2 dalam persamaan (2.4) tergantung pada jumlah uap yang terkondensasi dalam HT#2 yang besarnya sama dengan jumlah uap dari FT#3 dan FT#4 (persamaan 2.5). Jumlah uap yang meninggalkan FT#2 ( v2 m& ) sama dengan jumlah vaporisasi air dalam FT#2 (E2). Persamaan matematik untuk flash tank 1, 3 dan 4 dapat dilihat dalam lampiran. Nilai-nilai konstanta dalam model evaporator ditunjukkan dalam tabel 2.2.EMBED Equation.3

EMBED Unknown

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

_1234666685.unknown

_1234667273.unknown

_1234693971.unknown

_1234694031.unknown

_1234694117.unknown

_1234694228.unknown

_1234694099.unknown

_1234694015.unknown

_1234667504.unknown

_1234667645.unknown

_1234667348.unknown

_1234666961.unknown

_1234667085.unknown

_1234666755.unknown

_1098465894.unknown

_1234666646.unknown

_1234666664.unknown

_1234666617.unknown

_1159536039.unknown

_1234666464.unknown

_1098472034.unknown

_1085699255.unknown

_1096176393.unknown

_1004180464.unknown

_1085698828.unknown

_1036678141.vsd

_1004180461.vsd

_1004180463.unknown

_735516164.unknown

Documents

Cooling Tower