WHAT ARE COOLING TOWERS?

Cooling Tower

Pada sistem refrigerasi berkapasitas sedang dan besar biasanya menggunakan air

sebagai media pendingin Kondenser. Hal ini dikarenakan air memiliki

menggunakan air sebagai pendinginnya ukuran Kondenser dengan kapasitas yang

sama bisa menjadi lebih kecil dibandingkan dengan yang berpendingin udara .

Kondenser berpendingin air berdasarkan cara kerjanya diklasifikasikan menjadi 2

bagian,yaitu:

1. Sistem air buang (Waste Water System)

Air dingin masuk ke Kondenser kemudian keluar dan langsung dibuang.

Cara ini diperbolehkan untuk sistem yang berkapasitas kecil atau apabila terdapat

sumber air yang banyak. Hal yang harus diperhatikan adalah ketentuan yang

berlaku dimana sistem ini bekerja (boleh/tidaknya memakai air dengan kapasitas

besar).

2. Sistem air sirkulasi (Recirculation)

Dalam sistem ini air yang keluar dari Kondenser didinginkan kembali di Menara

Pendingin (Cooling Tower) kemudian disirkulasikan kembali ke Kondenser.

Cara Kerja Cooling Tower:

Setelah melalui kondenser, temperatur air akan naik karena menyerap sejumlah

kalor dari refrigerant di kondenser tersebut. Air panas ini kemudian masuk melalui

hot water inlet port pada cooling tower untuk seterusnya naik kebagian atas

cooling tower tersebut. Air kemudian keluar melalui lubang2 yang ada pada

sprinkler. Sprinkler akan berputar sambil melepaskan air dan mendistribusikannya

secara merata di bagian atas cooling tower. Air yang keluar dari sprinkler ini

kemudian masuk ke water column dan bersinggungan dengan aliran udara yang

arahnya berlawanan (air panas turun ke bagian bawah cooling tower, sementara

udara masuk dari bagian bawah untuk seterusnya keluar dari bagian atas). Pada

saat persinggungan antara air dan udara ini, sejumlah kalor akan dilepaskan dari

air yang bertemperatur lebih tinggi ke udara yang bertemperatur lebih rendah.

Akibatnya temperatur air akan turun. Temperatur air yang sudah dingin ini

kemudian ditampung di bagian bawah cooling tower (basin) untuk kemudian

disirkulasikan lagi menuju ke kondenser agar bisa menyerap kalor lagi.

Pada saat persinggungan antara air dan udara, sejumlah air akan ikut terbuang ke

udara, sehingga volume air akan berkurang, dan untuk mengatasinya, maka

make-up water yang dihubungkan dengan jalur air domestik (PAM) dengan dilengkapi

pelampung akan tetap menjaga agar level air di penampung tidak berkurang.

WHAT ARE COOLING TOWERS?

Ditulis pada

November 20, 2013

A. Latar Belakang

Cooling towers yang biasa dikenal dengan menara pendingin merupakan

instrumen yang sangat penting dalam dunia Industri. Cooling towers ini berperan

dalam menurunkan temperatur dari suatu fluida atau melakukan pembuangan

panas limbah panas ke atmosfer. Namun, seringkali kita tidak tahu tentang

cooling towers tersebut sehingga pada kesempatan ini akan dijelaskan beberapa

hal mengenai cooling towers.

B. Pembahasan

1. Definisi Cooling Towers

Cooling towers merupakan instrumen pembuangan panas dengan

mentranfer proses limbah panas ke atmosfer. Cooling towers ini

dikategorikan sebagai perangkat pendingin evaporatif yang digunakan

untuk mendinginkan air hingga mendekati temperatur bola basah udara

sekitarnya dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi

paksa menggunakan fan/kipas.Temperatur Bola basah adalah

Cooling Towers memiliki peranan penting dalam dunia industri. Aplikasi

cooling towers yang umum digunakan seperti di industri pabrik kimia,

petrokimia, perusahaan oil dan gas, pembangkit listrik termal , pabrik

makanan, pabrik semikonduktor dan industri lainnya .

2. Jenis-Jenis Cooling Towers

Dalam dunia industri cooling towers dapat dibedakan menjadi beberapa

jenis berdasarkan:

1. Metode perpindahan panas

a. Wet cooling tower (cooling towers basah) : Pada cooling towers jenis

ini, air panas didinginkan hingga temperatur lebih rendah dari temperatur

bola basah udara sekitar. Seperti ketika udara jenuh melewati aliran air

maka kedua aliran dari air dan udara akan relatif sama. Sedangkan jika

udara tidak jenuh maka udara akan menyerap uap air lebih banyak.

b. Dry cooler (pendingin kering) : Pada cooling towers ini pemindahan

panas melewati permukaan yang memisahkan fluida kerja dengan udara

ambient (temperatur terendah yang bisa dicapai dalam penguapan air).

Sehingga akan terjadi perpindahan panas konveksi dari fluida kerja dengan

panas yang dipindahkan lebih besar daripada proses penguapan.

c. Fluid cooler (pendingin fluida) : Pada cooling towers ini saluran fluida

kerja dilewatkan melalui pipa, dimana air hangat dipercikkan dan kipas

dihidupkan untuk membuang panas dari air. Perpindahan panas yang

dihasilkan lebih mendekati ke cooling tower basah, dengan keuntungan

seperti pada pendingin kering yakni melindungi fluida kerja dari

lingkungan terbuka.

2. Menurut metode pembangkitan aliran udara

a. Natural draft (penggerak udara alami) : Udara dialirkan melewati

cerobong yang tinggi dengan gaya buoyancy. Udara campuran secara

alami meningkat hingga terjadi perbedaan densitas antar udara kering dan

pendingin udara luar. Udara campuran panas memiliki densitas yang lebih

kecil daripada udara yang lebih kering pada temperatur dan tekanan yang

sama. Buoyancy udara campuran tersebut menghasilkan arus udara

melewati menara.

b. Mechanical draft (penggerak udara mekanik), : Menara draft

mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan

udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan

pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan

udara.

3. Menurut arah aliran udara terhadap aliran air

a. Aliran crossflow

Pada tipe ini, aliran udara bergerak memotong secara tegak lurus terhadap

aliran air pada bahan pengisi.

b. Aliran counterflow:Pada tipe ini, aliran udara pada saat melewati bahan

pengisi (fill material) sejajar dengan aliran air dengan arah yang

berlawanan.

3. Komponen Cooling Towers

Komponen dari cooling tower

adalah :

1.

o Wadah dan rangka.

o Bahan Pengisi. Hampir seluruh Cooling tower menggunakan

bahan pengisi untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan

memaksimalkan kontak udara dan air.

o Drift eliminators. Menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam

aliran udara supaya tidak hilang ke atmosfir.

o Saluran udara masuk. Merupakan titik masuk bagi udara menuju

Cooling tower.

o Saluran udara keluar. Merupakan titik keluar bagi udara dari

Cooling tower.

o Sprinkler

o Kolam air dingin. Kolam air dingin terletak pada atau dekat

bagian bawah Cooling tower, dan menerima air dingin yang

mengalir turun melalui Cooling tower dan bahan pengisi. Kolam

biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk

pengeluaran air dingin.

o Nosel. Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan

pengisi. Distribusi air yang seragam pada puncak bahan pengisi

penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh

permukaan bahan pengisi.

o Fan.

o Louvers. Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran

udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam Cooling tower.

Pada umumnya, Cooling tower dengan aliran silang memiliki

saluran masuk louvers.Sedangkan beberapa desain Cooling tower

aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.

o Pompa.

4. Cara Kerja Cooling Towers

Berikut diagram kerja dari cooling tower :

Cara kerja dari cooling towernya

adalah :

Air panas masuk melalui hot water inlet port pada cooling tower dengan dibantu

oleh pompa kemudian naik kebagian atas cooling tower tersebut.

berputar sambil melepaskan air dan mendistribusikannya secara merata di bagian

atas cooling tower.

Air yang keluar dari sprinkler ini kemudian masuk ke water column dan

bersinggungan dengan aliran udara yang arahnya berlawanan (air panas turun ke

bagian bawah cooling tower, sementara udara masuk dari bagian bawah untuk

seterusnya keluar dari bagian atas).

Pada saat persinggungan antara air dan udara ini, sejumlah kalor akan dilepaskan

dari air yang bertemperatur lebih tinggi ke udara yang bertemperatur lebih rendah.

Akibatnya temperatur air akan turun. Temperatur air yang sudah dingin ini

kemudian ditampung di bagian bawah cooling tower (basin) untuk kemudian

disirkulasikan lagi menuju ke kondenser agar bisa menyerap kalor lagi.

Pada saat persinggungan antara air dan udara, sejumlah air akan ikut terbuang ke

udara, sehingga volume air akan berkurang, dan untuk mengatasinya, maka

make-up water yang dihubungkan dengan jalur air domestik (PAM) dengan dilengkapi

pelampung akan tetap menjaga agar level air di penampung tidak berkurang.

Pada video berikut diperlihatkan cara kerja dari cooling tower secara lebih detail

http://www.youtube.com/watch?v=z9-cVGrR9OE

C. Penutup

Demikianlah pembahasan mengenai cooling tower semoga memberikan manfaat

bagi pembaca. Mohon maaf atas semua kesalahan pada penulisan ini.

Cooling Water Treatment

Cooling Tower adalah suatu menara atau bangunan sirkulasi udara secara

langsung atau tidak langsung kontak dengat air panas dan kemudian diubah menjadi air dingin yang diharapkan atau memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain.

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.

Peranan Cooling Tower banyak digunakaan untuk mendinginkan air, dimana

proses pendinginan dapat terjadi dengan bantuan udara luar serta kipas untuk mempercepat pendinginan tersebut.

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 bisa digunakan sebagai penghilang panas dalam proses thermodynamics konvensional seperti pendinginan atau generasi tenaga steam ataubiasa digunakan dalam berbagai proses dimana air digunakan untuk penukar panasdan ini baik atau diinginkan untuk membuat penolak panas pada udara atmospherics. Air bekerja sebagai sebagai fluida penukar panas,

menghilangkan panas ke udaraatmospherics kemudian didinginkan dan disirkulasi pada system untuk menghasilkanoperasi 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.

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

Efek pendinginan inidicapai 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 akanmendinginkan 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.

Mendesain Cooling Tower biasanya menggunakan metode Chart / Grafik yang

data dan preliminary desain dalam hal estimasi size tower, cost, mechanical.

Tipe - tipe dasar Cooling Tower secara garis besar 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 ; - Forced Draft

- Counter Current Induced Draft - Cross Flow Induced Draft - 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 yangdigunakan secara pararel atau terpisah

Pembagian cooling tower secara garis besar diatas dibagi berdasarkan :

1. Berdasarkan arah aliran udara masuk

 Counter current flow, udara mengalir secara vertikal, melawan jatuhnya air

2. Berdasarkan cara pemakaian alat bantu seperti fan atau blower

 Induced draft, alat bantu berada di bagian puncak tower  Force draft, alat bantu berada di bagian bawah tower 3. Berdasarkan kondisi aliran udara bebas tanpa alat bantu

 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.

 Natural draft ; Udara mengalir dalam udara pendingin dari tower namun kondisiudara belum tentu atmospheric.

4. Berdasarkan bentuknya

 Rectilinier

 Round Mechanical Draft 5. Berdasarkan perpindahan panas

 Evaporatif  Dry Tower

 Plumeabatement  Water Conservation

Prinsip Kerja Cooling Tower

Published on: 9:12 PM by admin - No comments

Cooling Tower atau menara pendingin sering atau banyak kita jumpai di

Pabrik-pabrik, mall atau sejenisnya. Cooling Tower Salah satu komponen utama pada AC sentral selain chiller, AHU, dan ducting adalah cooling tower atau menara pendingin.Apakah fungsi cooling tower, cara kerja, dan jenis-jenisnya? Di uraian singkat berikut dijelaskan mengenai cooling tower.

Fungsi Cooling Tower adalah sebagai alat untuk mendinginkan air panas dari

kondensor dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas. Berikut gambar Cooling tower dengan sistem kerjanya:

Jenis-jenis Cooling Tower

1. Menara Pendingin Forced Draft

Prinsip kerjanya adalah udara dihembuskan ke menara oleh sebuah fan yang terletak pada saluran udara masuk sehingga terjadi kontak langsung dengan air yang jatuh, berikut gambarnya:

Cooling Tower Forced Draft 2. Cooling tower induced draft dengan aliran berlawanan

Prinsip kerjanya :

 Air masuk pada puncak dan melewati bahan pengisi (filler)

 Udara masuk dari salah satu sisi (menara aliran tunggal) atau pada sisi yang berlawanan (menara aliran ganda)

 Fan mengalirkan udara melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar pada puncak menara

berikut gambarnya:

Cooling Tower induced draft dengan aliran berlawanan 3. Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang

Prinsip kerjanya :

 Air panas masuk pada puncak menara, melalui bahan pengisi (filler)  Udara masuk dari samping menara melewati filler, sehingga terjadi kontak langsung dengan air (pendinginan) dan keluar menuju puncak Berikut gambarnya :

Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang Mengapa Perlu ada Cooling tower ?

Proses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk system AC sentral dengan system kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi,

ekspansi(perubahan tekanan) dan evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan media berupa refrigerant yang mengalir dalam system pemipaan yang terhubung dari satu komponen ke komponen

lainnya. Untuk mendinginkan refrigran, Kondensor menggunakan air sebagai media untuk proses pendinginannya. Uap refrigeran panas mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung sehingga terjadi proses pertukaran kalor. Uap refrigeran panas berubah fase dari fase gas menjadi cair, yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi (perubah tekanan) , sementara air yang keluar dari kondensor memiliki temperatur yang lebih tinggi. Karena air ini akan digunakan lagi untuk proses pendinginan kondensor maka temperaturnya harus diturunkan kembali atau didinginkan pada cooling tower.

Langkah kerja Cooling Tower

 Langkah pertama adalah memompa air panas dari kondensor menuju menara cooling tower melalui system pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak nozzle untuk tahap spraying atau semburan.

 Air panas yang keluar dari nozzle (spray) secara langsung melakukan kontak dengan udara sekitar yang bergerak secara paksa karena pengaruh.fan/blower yang terpasang pada cooling tower.

 Kemudaian air yang sudah mengalami penurunan temperature ditampung dalam bak/basin untuk kemudian dipompa kembali menuju kondensor yang berada di dalam chiller.

 Pada cooling tower juga dipasang katup make up water yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporative dan blowdown.

 Prestasi menara pendingin biasanya dinyatakan dalam “range” dan “approach”, dimana range adalah penurunan suhu air yang melewati cooling tower dan approach adalah selisih antara suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar.  Perpindahan kalor yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada dua penyebab terjadinya perpindahan kalor yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cooling tower membuat sistem ini lebih hemat energi jika digunakan untuk system refrigerasi pada skala besar seperti chiller.