2. SISTIM DISTRIBUSI STEAM
2.9 Ventilasi udara
Bagian ini menerangkan tentang penggunaan ventilasi udara pada sistim distribusi steam.14
2.9.1 Pengaruh udara pada steam
Jika udara tercampur dengan steam dan mengalir bersamaan dengannya, kantong udara akan tetap tinggal pada permukaan penukar panas dimana steam terkondensasikan. Secara perlahan, terhimpun sebuah lapisan tipis yang membentuk sebuah selimut isolasi, yang menghalangi perpindahan panas sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 27.
Konduktivitas panas udara adalah 0,025 W/m °C, sementara nilainya untuk air adalah 0,6 W/m °C, untuk besi sekitar 75 W/m °C dan untuk tembaga sekitar 390 W/m °C. Sebuah lapisan udara dengan ketebalan hanya 1 mm memberikan resistansi terhadap aliran panas yang kurang lebih sama dengan tembaga dengan tebal 15 meter !
Bilamana udara ditambahkan ke steam, kandungan panas dari volum campuran lebih rendah dari steam murni dengan volum yang sama, sehingga suhu campuran rendah. Jadi, keberadaan udara memiliki pengaruh ganda:
§ Udara memberikan resistansi terhadap perpindahan panas melalui pengaruh pelapisannya § Udara menurunkan suhu ruang steam yang kemudian menurunkan gradien suhu yang
melewati permukaan perpindahan panas
Pengaruh keseluruhannya adalah mengurangi laju perpindahan panas yang mungkin diperlukan oleh proses kritis, dan dalam kasus terburuknya mungkin dapat mencegah tercapainya suhu proses akhir yang diperlukan. Dalam beberapa proses, diperlukan suhu minimum untuk mendapatkan perubahan kimia atau fisik produk, hanya suhu minimum diperlukan bagi alat pensteril/sterilizer. Kehadiran udara pada prinsipnya merupakan masalah sebab udara akan mengakibatkan kacaunya alat pengukur tekanan, sehingga suhu tidak dapat diperkirakan dari tekanan.
14 Bagian 2.9 adalah ringkasan Modul 11.12 Teori Ventilasi Udara. In: Spirax Sarco Learning Centre, Block 11, ‘Steam Traps dan Steam Trapping’. www.spiraxsarco.com
2.9.2 Udara dalam sistim
Udara yang ada didalam pipa steam dan peralatan steam pada saat start-up. Bahkan jika sistim diisi dengan steam murni ketika digunakan, steam yang terkondensasikan akan menyebabkan keadaan vakum dan menarik udara ke pipa pada saat operasi berhenti. Udara dapat juga masuk ke sistim tercampur dalam air umpan. Pada suhu 80°C, air dapat larut sekitar 0,6 persen volum, dari udara.
Tanda-tanda adanya udara adalah:
§ Menurunnya hasil produksi secara berangsur -angsur pada berbagai peralatan yang dipanaskan oleh steam
§ Gelembung udara dalam kondensat § Korosi
2.9.3 Penghilangan udara
Cara memventilasikan udara yang paling efisien adalah dengan menggunakan sebuah alat otomatis. Udara yang tercampur dengan steam akan menurunkan suhu campuran. Dapat digunakan alat termostatik (berdasarkan tekanan seimbang atau prinsip bimetallic) untuk memventilasikan sistim steam. Sebuah alat ve ntilasi udara yang dipasang pada suatu tangki ruang steam (Gambar 28) atau pada ujung pipa saluran steam (Gambar 29) akan terbuka ketika ada udara.
Untuk pembuangan udara yang maksimal, pembuangannya harus sebebas mungkin. Sebuah pipa seringkali dipasang untuk membawa buangan ke lokasi yang aman, lebih disukai yang bukan jalur pengembalian kondensat, yang dapat membatasi kebebasan pelepasan udara dan dapat juga mendorong terjadinya korosi.
Bila sebuah ventilasi udara dipasang untuk mem-bypass sebuah steam trap (Gambar 29), maka ventilasi ini akan bertindak sebagai steam trap setelah udara diventilasikan, dan dapat juga membuang kondensat dari waktu ke waktu. Dalam kasus seperti itu perlu untuk menghubungkan ulang ventilasi udara ke jalur kondensat setelah trap.
Jika jalur buangan kondensat dari sebuah trap meningkat ke tingkat yang tertinggi, jalur yang banjir akan mengganggu tekanan balik pada trap dan ventilasi udara. Kemampuan ventilasi udara dalam membuang udara jadi berkurang, terutama pada saat start-up. Hal ini sama juga bila ventilasi udara terintegrasikan didalam steam trap. Bila bentuk penggunaan ruang steam dan lokasi saluran masuk steam menyebabkan hampir semua udara meninggalkan saluran keluar kondensat, maka lebih disukai jika jalur pembuangan steam trap dan ventilasi udara tidak ditempatkan pada tempat yang tinggi.
Gambar 28. Pan yan diselubungi
Ventilasi Udara Otomatis (Spirax Sarco)
Gambar 29: Ujung Ventilasi Udara Otomatis Utama (Spirax Sarco)
Gambar 29. Trap Keranjang Terbalik dengan Ventilasi Udara Paralel (Spirax Sarco)
2.9.4 Lokasi ventilasi udara
Bilamana kumparan atau tangki memiliki penampang yang kecil, steam yang diterima akan bertindak seperti sebuah piston, mendorong udara ke titik yang jauh dari saluran masuk steam. ‘Titik jauh’ini biasanya merupakan lokasi yang terbaik bagi ventilasi udara. Dalam hal
pengguna steam seperti dalam bentuk yang diperlihatkan dalam Gambar 29, udara akan melewati saluran keluar kondensat, sesuai dengan kondisi yang dibuat dalam trap, atau dalam sebuah bypass, untuk penanganan udara. Udara tersisa mungkin terkumpul seperti yang ditunjukkan, membentuk titik dingin pada permukaan pemanasan. Unit ini tidak dapat memanaskan dengan baik, dan kerusakan dapat terjadi pada beberapa peralatan, seperti dasar bantalan setrika laundry. Bila campuran udara/steam lebih padat daripada steam murni pada tekanan yang sama, biasanya cukup untuk tercapainya kemampuan memventilasikan udara didalam steam trap yang terletak rendah. Walau begitu, karena mode operasi trap dimana kondensat membentuk penutup / sil air pada saluran masuk trap, dapat menghalangi udara untuk mencapai trap.
Kemungkinan perlu dipertimbangkan sebuah ventilasi udara otomatis yang dihubungkan ke ruang steam ditempatkan diatas semua kondensat. Seringkali cara ini sesuai dan cukup efektif dengan menghubungkan alat ini ke puncak ruang steam, seperti dalam Gambar 30.
Namun demikian, jika dua ruang steam dengan ukuran dan bentuk yang sama tapi dengan posisi saluran masuk steam yang berbeda, maka lokasi ventilasi udara nya mungkin dapat berbeda. Pada Gambar 31 dan Gambar 32, kondensat yang dikeluarkan dari bagian bawah tangki tapi dengan saluran masuk steam dibawah, pada saat start-up, udara akan cenderung didorong ke titik yang jauh pada puncak. Kemungkinan yang paling baik adalah menempatkan sebuah ventilasi udara pada puncak, sementara pada saat yang bersamaan steam trap termostatik apung akan menangani berbagai udara sisa yang telah terkumpul dibagian bawah tangki.
Gambar 30. Ventilasi udara pada ujung yang berlawanan dengan Saluran Masuk Steam (Spirax Sarco)
Dengan pemasukan steam pada bagian puncak, udara cenderung akan didorong kebagian bawah pada saat start-up, dan harus dibuat kondisi untuk memventilasikannya pada tempat yang rendah. Biasanya, sebuah trap dengan kemampuan memventilasikan udara yang tinggi seperti trap termostatik apung akan melakukan pekerjaan itu. Namun, pada prakteknya, untuk menjamin penghilangan udara seluruhnya selama kondisi berjalan, dipasang sebauh ventilasi udara yang terpisah pada puncak tangki (seperti diperlihatkan dalam Gambar 32) seringkali terbukti ber manfaat, terutama pada bentuk tangki yang tidak beraturan.