of 31 /31
MAKALAH PERALATAN PABRIK KONDENSOR Oleh: Renhard Niptro G. Muhammad Faizal S. Hendra Listiono Fajar Tri Cahyono Franky Adi Candra Irwandi Hidayat

Makalah Kondensor .doc

Embed Size (px)

DESCRIPTION

lw ada yg salah tolong diperbaiki

Text of Makalah Kondensor .doc

MAKALAHPERALATAN PABRIKKONDENSOR

Oleh:Renhard Niptro G.Muhammad Faizal S.

Hendra Listiono

Fajar Tri Cahyono

Franky Adi Candra

Irwandi Hidayat

JURUSAN TEKNIK MESINPROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU

OKTOBER,2013KATA PENGANTAR

Dengan rahmat dan hidayah yang diberikan oleh Allah SWT, akhirnya penulis bisa menyelesaikan makalah yang berjudul KONDENSOR guna memenuhi tugas Mata Kuliah Peralatan Pabrik. Semua ini juga tidak lepas dari peran orang orang yang telah membantu dan membimbing penulis dalam penyusunan makalah ini.

Maka dari itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :1. Bapak Dodi Sofyan Arief, ST., MT, selaku dosen pengampu mata kuliah Peralatan Pabrik.2. Teman teman yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini dan semua pihak yang tidak bisa kami sebutkan satu per satu

Semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi saya pada khususnya dan semua pihakyang membaca pada umumnya. Penulis menyadari, bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, maka dari itu penulis mohon saran dan kritik yang membangun dari semua yang membaca makalah ini guna pengembangan di masa mendatang.

Pekanbaru, Oktober 2013

PenulisDAFTAR ISIiKATA PENGANTAR

iiDAFTAR ISI

iiiDAFTAR GAMBAR

BAB I 1PENDAHULUAN

11.1LATAR BELAKANG

11.2TUJUAN

11.3MANFAAT

BAB II 2TINJAUAN PUSTAKA

22.1TEORI DASAR

22.1.1 Pengertian Kondensor

32.1.2 Pengertian Kondensasi

42.1.3 Cara Kerja Kondensor

42.1.4 Komponen Utama dari Kondensor

62.1.5 Macam Macam Kondensor

BAB III 17KESIMPULAN

173.1KESIMPULAN

DAFTAR GAMBAR2gambar 2. 1 Kondensor

2Gambar 2. 2 Kondensor pada Sistem Kompresi Uap

5Gambar 2. 3 Lay-Out pada Tube

6Gambar 2. 4 Jenis Jenis Buffle yang Ada pada Tube

7Gambar 2. 5 Air Cooled Condenser

8Gambar 2. 6 Shell And Tube Condenser

9Gambar 2. 7 Shell And Coil Condenser

10Gambar 2. 8 Tube And Tubes Condenser

11Gambar 2. 9 Evaporatif Condenser

11Gambar 2. 10 Kondensor Berbelit-Belit

12Gambar 2. 11 Kondensor Arus Pararel

13Gambar 2. 12 Condenser Electric Fan

14Gambar 2. 13 Horizontal Condenser

15Gambar 2. 14 Vertical Condenser

16Gambar 2. 15 Jet Condenser

BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANGPada zaman modern ini kondensor sering dipakai pada sistem AC(Air Conditioning) yang biasa digunakan pada ruangan atau mobil, pada umumnya AC yang digunakan adalah cooler. Masing-masing komponen mempunyai fungsi tersendiri dan saling berkesinambungan di dalam sistem. Jika salah satu komponen diatas rusak atau tidak ada, maka system AC tidak akan dapat bekerja. Pada kesempatan ini sedikit akan kita bahas mengenai macam-macam kondensor yang pada umumnya digunakan untuk pendingin ruangan dan kendaraan.Kondensor berfungsi untuk melepaskan kalor kelingkungan untuk merubah fase refrigerant dari uap bertekanan tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi atau dengan kata lain pada kondensor ini terjadi proses kondensasi. Refrigerant yang telah berubah menjadi cair tersebut kemudian dialirkan ke evaporator melalui pompa.1.2 TUJUAN1. Mengetahui tentang kondensor.

2. Memahami prinsip dan cara kerja kondensor.

3. Memahami macam-macam tipe kondensor.

4. Mengetahui aplikasi kondensor.1.3 MANFAAT1. Mahasiswa mengetahui tentang kondensor.

2. Mahasiswa dapat memahami prinsip dan cara kerja kondensor.

3. Mahasiswa dapat memahami macam-macam tipe kondensor.

4. Mahasiswa dapat mengetahui aplikasi kondensor.BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TEORI DASAR2.1.1 Pengertian KondensorKondensor merupakan alat penukar kalor pada sistem refrigerasi yang berfungsi untuk melepaskan kalor kelingkungan. Kondensor banyak digunakan dalam kehidupan kehidupan sehari-hari baik itu dalam industri rumah tangga, industri otomotif, maupun dalam industri farmasi dan obat-obatan. Di Indonesia sendiri, kondensor bukanlah hal yang asing. Kondensor banyak kita jumpai dalam perangkat pendingin pada mobil, maupun Air Conditioner yang terpasang pada gedung-gedung, instalasi perkantoran atau fasilitas umum seperti mall dan supermarket.

Gambar 2. 1 KondensorDidalam sistem kompresi uap (vapor compression) kondensor adalah suatu komponen yang berfungsi untuk merubah fase refrigerant dari uap bertekanan tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi atau dengan kata lain pada kondensor ini terjadi proses kondensasi. Refrigerant yang telah berubah menjadi cair tersebut kemudian dialirkan ke evaporator melalui pompa.

Gambar 2. 2 Kondensor pada sistem kompresi uap2.1.2 Pengertian KondensasiKondensasi berasal dari bahasa latin yaitu condensare yang berarti membuat tertutup. Kondensasi merupakan perubahan wujud zat dari gas atau uap menjadi zat cair.

Kondensasi terjadi pada pemampatan atau pendinginan jika tercapai tekanan maksimum dan suhu di bawah suhu kritis. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi (yaitu tekanan ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari pendinginan dan kompresi.

Contoh bentuk kondensasi dilingkungan sekitar adalah uap air diudara yang terkondensasi secara alami pada permukaan yang dingin dinamakan embun. Uap air hanya akan terkondensasi pada suatu permukaan ketika permukaan tersebut lebih dingin dari titik embunnya atau uap air telah mencapai kesetimbangan di udara, seperti kelembapan jenuh.

Titik embun udara adalah temperatur yang harus dicapai agar mulai terjadi kondensasi diudara. Molekul air mengambil sebagian panas dari udara. Akibatnya temperatur air akan sedikit turun. Di atmosfer, kondensasi uap airlah yang menyebabkan terjadinya awan.

Molekul kecil air dalam jumlah banyak akan menjadi butiran air karena pengaruh suhu, dan tapat turun ke bumi menjadi hujan. Inilah yang disebut siklus air. Pengendapan atau sublimasi juga merupakan salah satu bentuk kondensasi. Pengendapan adalah pembentukan langsung es dari uap air, contohnya salju.

Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi cairan disebut kondensor. Kondensor umumnya adalah sebuah pendingin atau penukar panas yang digunakan untuk berbagai tujuan, memiliki rancangan yang bervariasi, dan banyak ukurannya dari yang dapat di genggam sampai yang sangat besar. Kondensasi uap menjadi cairan adalah lawan dari penguapan (evaporasi) dan merupakan proses eksothermik (melepas panas).2.1.3 Cara Kerja Kondensor

Uap panas yang masuk ke kondensor dengan temperatur yang tinggi dan bertekanan yang merupakan hasil proses dari turbin. Kemudian uap panas masuk ke dalam Suction Pipe dan kemudian mengalir dalam tube. Dalam tube, uap panas didinginkan dengan media pendingin air yang dialirkan melewati sisi luar tube, kemudian keluar melalui Discharge Pipe dengan temperatur yang sudah turun.

Prinsip kondensasi di kondensor adalah menjaga tekanan uap Superheat

Refrigerant yang masuk ke kondensor pada tekanan tertentu kemudian suhu Refrigerantnya diturunkan dengan membuang sebagian kalornya ke medium pendingin yang digunakan di kondensor. Sebagai medium pendingin digunakan udara dan air atau gabungan keduanya. Dalam perancangan ini akan digunakan air sebagai media pendingin.

Pada proses pendinginan (cooling) cairan refrigerant yang menguap di dalam pipa-pipa Cooling Coil (evaporator) telah menyerap panas sehingga berubah wujudnya menjadi gas dingin dengan kondisi superheat pada saat meninggalkan Cooling Coil. Panas yang telah diserap oleh refrigerant ini harus dibuang atau dipindahkan ke suatu medium lain sebelum ia dapat kembali diubah wujudnya menjadi cair untuk dapat mengulang siklusnya kembali.2.1.4 Komponen Utama dari Kondensor

Kondensor pada umumnya memiliki beberapa komponen utama, dimana masing-masing komponen memiliki fungsinya tersendiri. Adapun komponen-komponen utama dari kondensor adalah sebagai berikut: 1. Suction Pipe dan Discharge Pipe (Pipa saluran masuk dan pipa saluran keluar).

a. Suction PipeSuction Pipe adalah pipa saluran masuk untuk masuknya media pendingin ke dalam kondensor,yang mana media pendingin itu berupa fluida cair yang bertekanan yang merupakan hasil dari pemampatan di kompresor. b. Discharge Pipe

Discharge pipe adalah pipa saluran keluar Refrigerant dari kompresor melalui tube ke tangki receiver.2. Tube ( Pipa dalam Kondensor )Tube adalah pipa aliran yang dilalui Refrigerant yang bertekanan dan panas yang merupakan hasil dari turbin melalui suction pipe dan akan disalurkan ke discharge pipe dan kemudian diterima oleh tangki receiver. Umumnya terdapat empat susunan tube yaitu, Triangular (30o), Rotate square (60o), Square (90o), Rotate square (45o).

Gambar 2. 3 Lay-Out pada TubeSusunan triangular memberikan nilai perpindahan panas yang lebih baik bila dibandingkan dengan susunan rotate square dan square karena dengan susunan triangular dapat menghasilkan turbulensi yang tinggi, namun begitu tube yang disusun secara triangular akan menghasilkan pressure drop (penurunan tekanan) yang lebih tinggi dari pada susunan rotate square dan square. Apabila fluida yang digunakan memiliki tingkat fouling yang tinggi dan memerlukan pembersihan secara mekanik (mechanical cleaning) susunan tube secara riangular tidak digunakan, sebaiknya digunakan susunan square, apabila jenis cleaning yang digunakan adalah chemical cleaning, maka susunan tube secara triangular dapat diperimbangkan kembali, mengingat untuk chemical cleaning tidak memerlukan akses jalur ruang (acess lanes) yang lebih seperti pada mechanical cleaning.3. BuffleBuffle merupakan jarak bagi antar tube.

Gambar 2. 4 Jenis jenis buffle yang ada pada tube4. Water BoxRuang air pendingin(refrigerant) yang terbuat dari baja karbon.2.1.5 Macam Macam Kondensor1. Menurut Jenis Cooling Medium

Menurut jenis cooling mediumnya kondensor dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

a. Air Cooled Condenser (menggunakan udara sebagai coolingmediumnya).

Air Cooled Kondensor mengkondensasikan pembuangan uap dari turbin uap dan kembali kondensat(cairan yang sudah terkondensasi) ke boiler tanpa kehilangan air.

Gambar 2. 5 Air Cooled Condenserb. Water Cooled Condenser (menggunakan air sebagai cooling mediumnya).Water Cooled Condenser yang paling banyak digunakan yaitu : a) Shell and Tube CondenserShell and Tube Condenser atau Kondensor tipe Tabung dan Pipa digunakan pada kondensor berukuran kecil sampai besar. biasa digunakan untuk air pendingin berupa ammonia dan freon. Seperti terlihat pada gambar didalam kondensor. Tabung dan Pipa terdapat banyak pipa pendingin, dimana air pendingin pengalir di dalam pipa-pipa tersebut, ujung dan pangkal pipa pendingin terikat pada pelat pipa, sedangkan diantara pelat pipa dan tutup tabung dipasang sekat-sekat untuk membagi aliran air yang melewati pipapipa dan mengatur agar kecepatannya cukup tinggi, yaitu 1,5 2 m/detik.

Gambar 2. 6 Shell and Tube CondenserAir pendingin masuk melalui pipa bagian bawah kemudian keluar melalui pipa bagian atas. Jumlah saluran maksimum yang dapat digunakan sebanyak 12, semakin banyak jumlah saluran yang digunakan maka semakin besar tahanan aliran air pendingin. Pipa pendingin ammonia biasa terbuat dari baja sedangkan untuk freon biasa terbuat dari pipa tembaga.Jika menginginkan pipa yang tahan tehadap korosi bias menggunakan pipa kuningan datau pipa cupro nikel. Ciri-ciri kondensor Tabung dan Pipa adalah :

Dapat dibuat dengan pipa pendingin bersirip sehingga ukurannya relatif lebih kecil dan ringan. Pipa dapat dibuat dengan mudah. Bantuk yang sederhana dan mudah pemasangannya. Pipa pendingin mudah dibersihkan.b) Shell and Coil CondenserKondensor tabung dan koil banyak digunakan pada unit pendingin dengan Freon refrigerant berkapasitas lebih kecil, misalnya untuk penyegar udara, pendingin air, dan sebagainya.Seperti gambar dibawah ini, Kondensor tabung dan koil dengan tabung pipa pendingin di dalam tabung yang dipasang pada posisi vertical. Koil pipa pendingin tersebut biasanya dibuat dari tembaga, berbentuk tanpa sirip maupun dengan sirip. Pipa tersebut mudah dibuat dan murah harganya.Pada Kondensor tabung dan koil, aliran air mengalir di dalam koil pipa pendingin. Disini, endapan dan kerak yang terbentuk di dalam pipa harus dibersihkan menggunakan zat kimia (detergent).

Gambar 2. 7 Shell and Coil CondenserAdapun cirri-ciri Kondensor tabung dan koil sebagai berikut :

Harganya murah karena mudah dalam pembuatannya. Kompak karena posisinya yang vertical dan mudah dalam

pemasangannya.

Tidak perlu mengganti pipa pendingin, tetapi hanya perlu pembersihan dengan menggunakan detergen

c) Tube and Tubes CondenserKondensor jenis pipa ganda merupakan susunan dari dua pipa coaksial dimana refrigerant mengalir melalui saluran yang terbentuk antara pipa dalam dan pipa luar yang melintang dari atas ke bawah. Sedangkan air pendingin mengalir di dalam pipa dalam arah berlawanan, yaitu refrigerant mengalir dari atas ke bawah.Pada mesin pendingin berkapasitas rendah dengan Freon sebagai refrigerant, pipa dalam dan pipa luarnya terbuat dari tembaga. Gambar dibawah ini menunjukkan Kondensor jenis pipa ganda, dalam bentuk koil. Pipa dalam dapat dibuat bersirip atau tanpa sirip.

Gambar 2. 8 Tube and Tubes CondenserKecepatan aliran di dalam pipa pendingin kira-kira antara 1-2 m/detik. Sedangkan perbedaan temperature air keluar dan masuk pipa pendingin (kenaikan temperature air pendingin di dalam kondensor) kira-kira mencapai suhu 10oC. Laju perpindahan kalornya relative besar.Adapun cirri-ciri Kondensor jenis pipa ganda adalah sebagai berikut:

Konstruksi sederhana dengan harga yang memadai. Dapat mencapai kondisi yang super dingin karena arah aliran refrigerant dan air pendingin yang berlawanan. Penggunaan air pendingin relative kecil. Sulit dalam membersihkan pipa, harus menggunakan detergen. Pemeriksaan terhadap korosi dan kerusakan pipa tidak mungkin dilaksanakan. Penggantian pipanya pun juga sulit dilakukan.

c. Evaporatif Condenser (menggunakan kombinasi udara dan air sebagai cooling mediumnya).

Kombinasi dari kondensor berpendingin air dan kondensor berpendingin udara, menggunakan prinsip penolakan panas oleh penguapan air menjadi aliran udara menjadi kumparan kondensasi.

Gambar 2. 9 Evaporatif Condenser2. Menurut Jenis Desain

a. Berbelit-Belit

Jenis kondensor terdiri dari satu tabung panjang yang digulung berakhir dan kembali pada dirinya sendiri dengan sirip pendingin ditambahkan di antara tabung.

Gambar 2. 10 Kondensor Berbelit-Belitb. Arus Pararel

Desain ini sangat mirip dengan radiator aliran silang. Alih-alih bepergian refrigeran melalui satu bagian (seperti tipe serpentine) sekarang dapat melakukan perjalanan di berbagai bagian. Ini akan memberi luas permukaan yang lebih besar untuk udara ambien dingin untuk kontak.

Gambar 2. 11Kondensor Arus Pararelc. Condenser Electric FanKebanyakan kendaraan dengan AC membutuhkan kipas listrik untuk membantu aliran udara, baik mendorong atau menarik udara melalui kondensor, tergantung pada sisi mana kondensor kipas ditempatkan.Kebanyakan kendaraan modern sekarang memiliki kisi-kisi depan yang lebih kecil atau bukaan bumper bar. Hal ini menyebabkan kondisi aliran udara yang buruk terutama pada siaga bila A/C kinerja dibatasi oleh jumlah aliran udara di atas kondensor.

Gambar 2. 12 Condenser Electric Fan3. Berdasarkan Klasifikasi Umum

a. Surface CondenserPrinsip kerja surface Condenser Steam masuk ke dalam shell kondensor melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor. Steam kemudian bersinggungan dengan tube kondensor yang bertemperatur rendah sehingga temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul pada hotwell.Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air yang menyerap kalor dari steam pada proses kondensasi. Kalor yang dimaksud disini disebut kalor laten penguapan dan terkadang disebut juga kalor kondensasi (heat of condensation) dalam lingkup bahasan kondensor. Kondensat yang terkumpul di hotwell kemudian dipindahkan dari kondensor dengan menggunakan pompa kondensat ke exhaust kondensat. Ketika meninggalkan kondensor, hampir keseluruhan steam telah terkondensasi kecuali bagian yang jenuh dari udara yang ada di dalam sistem. Udara yang ada di dalam sistem secara umum timbul akibat adanya kebocoran pada perpipaan, shaft seal, katup-katup, dan sebagainya. Udara ini masuk ke dalam kondensor bersama dengan steam. Udara dijenuhkan oleh uap air, kemudian melewati air cooling section dimana campuran antara uap dan udara didinginkan untuk selanjutnya dibuang dari kondensor dengan menggunakan air ejectors yang berfungsi untuk mempertahankan vacuum di kondensor.

Untuk menghilangkan udara yang terlarut dalm kondensat akibat adanya udara di kondensor, dilakukan deaeration. De-aeration dilakukan di kondensor dengan memanaskan kondensat dengan steam agar udara yang terlalut pada kondensat akan menguap. Udara kemudian ditarik ke air cooling section dengan memanfaatkan tekanan rendah yang terjadi pada air cooling section. Air ejector kemudian akan memindahkan udara dari sistem.Surface Condenser dibedakan menjadi dua jenis lagi, yaitu :a) Horizontal CondenserAir pendingin masuk kondensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas sedangkan arus panas masuk lewat bagian tengah kondensor dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor.

Gambar 2. 13 Horizontal CondenserKelebihan Kondensor horizontal adalah :

1. Dapat dibuat dengan pipa pendingin bersirip sehingga relaif berukuran kecil dan ringan

2. Pipa pendingin dapat dibuat dengan mudah

3. Bentuk sederhana dan mudah pemasangannya

4. Pipa pendingin mudah dibersihkanb) Vertical CondenserAir pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan arus panas masuk lewat bagian atas kondensor dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor.

Gambar 2. 14 Vertical CondenserKeterangan :

1. Esterification reactor

2. Vertical frational column

3. Vertical Condenser4. Horizontal Condenser5. Storage device

Kelebihan Kondensor vertical adalah :

1. Harganya murah karena mudah pembuatannya.

2. Kompak karena posisinya yang vertikal dan mudah pemasangan

3. Bisa dikatakan tidak mungkin mengganti pipa pendingin,

pembersihan harus dilakukan dengan menggunakan deterjen.

b. Direct-Contact CondenserDirect-contact Condenser mengkondensasikan steam dengan mencampurnya langsung dengan air pendingin. Direct-contact atau open Condenser digunakan pada beberapa kasus khusus, seperti :

1. Geothermal power plant.

2. Pada power plant yang menggunakan perbedaan temperatur di air laut (OTEC)Direct-contact Condenser dibagi menjadi dua jenis lagi, yaitu :a) Spray CondenserPada Spray Condenser, pencampuran steam dengan air pendingin dilakukan dengan jalan menyemprotkan air ke steam. Sehingga steam yang keluar dari exhaust turbin pada bagian bawah bercampur dengan air pendingin pada bagian tengah menghasilkan kondensat yang mendekati fase saturated.Kemudian dipompakan kembali ke cooling tower. Sebagian dari kondensat dikembalikan ke boiler sebagai feedwater. Sisanya didinginkan, biasanya di dalam dry- (closed) cooling tower. Air yang didinginkan pada Cooling tower disemprotkan ke exhaust turbin dan proses berulang.

b) Barometric dan Jet CondenserIni merupakan jenis awal dari kondensor. Jenis ini beroperasi dengan prinsip yang sama dengan spray condenser kecuali tidak dibutuhkannya pompa pada jenis ini. Vacuum dalam kondensor diperoleh dengan menggunakan prinsip head statis seperti pada barometric Condenser, atau menggunakan diffuser seperti pada jet Condenser.

Gambar 2. 15 Jet CondenserBAB IIIKESIMPULAN

3.1 KESIMPULANDari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa:1. Kondensor merupakan alat penukar kalor pada sistem refrigerasi yang berfungsi untuk melepaskan kalor kelingkungan. Didalam sistem kompresi uap (vapor compression) kondensor adalah suatu komponen yang berfungsi untuk merubah fase refrigerant dari uap bertekanan tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi atau dengan kata lain pada kondensor ini terjadi proses kondensasi.2. Cara kerja kondensor adalah uap panas yang masuk ke kondensor dengan temperatur yang tinggi dan bertekanan yang merupakan hasil proses dari turbin. Kemudian uap panas masuk ke dalam Suction Pipe dan kemudian mengalir dalam tube. Dalam tube, uap panas didinginkan dengan media pendingin air yang dialirkan melewati sisi luar tube, kemudian keluar melalui Discharge Pipe dengan temperatur yang sudah turun.3. Macam- macam kondensor ada beberapa klasifikasi kondensor, antara lain :

1. Menurut Jenis Cooling Mediuma. Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser);

b. Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser);dan

c. Kondensor Berpendingin Campuran Udara dan Air (Evaporating Condenser).

2. Berdasarkan jenis desain

a. Berbelit belit;b. Arus parallel; danc. Condenser electric fan.3. Berdasarkan klasifikasi umum

Surface condensera. Horizontal condenser;danb. Vertical condenser. Direct-contact condensera. Spray Condenser;danb. Barometric dan Jet Condenser.4. Aplikasi kondensor antara lain:

a. Pada AC mobil atau AC ruangan;b. Pada kulkas;

c. Pada PLTU;dan

d. Dan sebagainya.16