PENGOPERASIAN MENARA AIR PENDINGIN
A. Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan mahasiswa diharapkan dapat:
1. minggu ke-1
Memahami prinsip kerja menara pendingin
Mampu membuat flosheet menara pendingin 2. Minggu ke-2
Menghitung kelembaban udara
Menghitung entalphi
Menghitung neraca massa
Menghitung neraca panas
Menghitung efisiensi
B. Dasar Teori
Kemudahan mendapatkan air pada daerah merupakan alasan utama mengapa air sebagai media pendingin untuk produk-produk industry. Faktor utama mengapa air banyak digunakan sebagai media pendingin adalah :
1) Air mempuyai kapasitas panas tinggi
2) Mudah dalam transfortasi dan pemakaiannya 3) Harga relative murah dan mudah didapat
4) Pada batas-batas suhu penggunaan yang normal tidak terjadi pemuaian dan penyusutan yang nyata.
Sesuai dengan karateristiknya air mempunyai sifat-sifat terlalu antara lain:
1) Adanya mikroorganisme yang hidup dalam air 2) Mempunyai shu tertentu
3) Adanya zat terlarut dan tidak terlarut
Dalam mendapatkan kualitas air pendingin yang baik dan memenuhi syarat, menara pandingin dilengkapi dengan chemical treatment package, dimana pada proses ini ditambah beberapa bahan kemia seperti: polyphospat untuk mencegah korosi, asam sulfat sebagai pengontrol pH dan polycrane sebagai pengontrol pertumbuhan mikroorganisme.
Sistem kerja menara pendingin dibagi menjadi tiga, yaitu:
a) Sistem satu kali aliran
Sistem ini merupakan sistem yang untuk media pendingin salam jumlah persedian yang cukup banyak atau tidak terbatas. Dalam sistem air pendingin hanya satu kali melewai alat penukar panas dan keluar atau laut.
Air yang digunakan biasanya air laut atau air tawar tergantung mudahnya mendapatkan air tersebut. Contoh penggunaannya sebagai pendingin kondensor dan air proses. Masalah yang timbul pada sistem satu kali aliran antar lain terjadi korosi, kerak (fouling), scale dan mikroorganisme.
Gambar 8. Menara satu kali aliran b) Sistem sirkulasi udara terbuka
Pada sistem ini air dialirkan dari menara pendingin (cooling tower basin) menuju peralatan perpindahan panas untuk mendinginkan prosuk-prosuk proses, dan keluar dari HE air dilewatkan kembali menara pendingin pada unit penguapan, dimana air yang teruapkan berfungsi sebagai pendingin untuk air yang tinggal. Akibat penguapan terjadi perubahan kualitas air dan komposisi zat-zat kimia dalam make-up. Masalah yang timbul pada sistem sirkulasi terbuka antara lain korosi, kerak, mikroorganisme dan pelapukan kayu.
Gambar 9. Menara pendingin sistem sirkulasi terbuka
c) Pada sistem ini air pendingin disirkulasikan secara rantai tertutup, sehingga penguapan dapat diabaikan dan komponen zat-zat kimia tidak berubah. Contoh penggunaannya pada pendingin mesin diesel dan radiator mobil. Masalah yang timbul pada sistem ini antara lain korosi dan fouling.
Gambar 10. Menara pendingin sistem sirkulasi tertutup Pembagian Menara Pendingin
Menara pendingin diracancang untuk mendinginkan air panas yang keluar dari kondensor, sehingga air tersebut dapat dimanfaatkan kembali
sebagai media pendingin. Mekanisme media pendingin dicapai dengan jalan kontak langsung air dan udara, dimana udara akan jenuh dengan air dan suhu air akan mendekati suhu bola basah udara.
1) Menara Atmospheric
Menara ini tergantung pada angin dan harus di daerah yang relatif terbuka untuk menerima arus angin yang cukup dari semua arah. Menara ini tidak memerlukan tenaga yang cukup besar untuk memompa air ke bagian atas menara yang cukup tinggi. Menara ini membutuhkan tanah yang cukup luas.
2) Menara Natural Draft
Menara ini bekerja tergantung pada suhu ruang. Menara ini relatif besar dan tidak memerlukan kipas dan mempunyai ukuran yang sangat tinggi.
3) Menara Mechanical Draft
Pada menara ini disirkulasikan dengan menggunakan kipas yang diletakkan di bagian bawah menara yang disebut force draft. Ukuran menara ini lebih kecil jika dibandingkan dengan menara atmospheric ataupun menara natural draft.
C. Bahan dan alat
1) Menara pendingin sistem sirkulasi terbuka 2) Air
D. Prosedur kerja Minggu ke -1
1) Periksa bagian-bagian menara pendingin 2) Isi menara pendingin dengan air make-up 3) Cek distribusi air
Minggu ke-2
1) Isi menara pendingin dengan air make-up 2) Hidupkan pompa
3) Ukur suhu outlet menara pendingin (air dingin)
4) Ukur laju air
5) Ukur suhu udara masuk dan keluar menara dingin 6) Ukur suhu air masuk menara pendingin (air panas) e. Data Pengamatan
Waktu Menit
Temperature air Kelembaban udara Laju Alir
Masuk keluar Masuk keluar
5 29,3 30,4 31 31 6,5
10 29,2 36,4 31 31 6,5
15 29,7 38,3 31 31 6,5
20 30,5 42,9 31 31 6,5
25 31,4 43,4 32 32 6,5
Rata-rata 30,02 38,28 31,2 31,2 6,5
f. Perhitungan Dik :
Air masuk = 1000 L Air keluar =930 L
Air yang hilang = 1000 L – 930 L = 70 L % air yang kembali ¿ 930L
1000L x 100 % = 93%
% air yang hilang = 100% - 93% = 7%
Flow air umpan masuk
M1 = M2 = 7m3/hari x 1000 kg/m3 x 2,2402 lb/hari
Laju alir udara
Kapasitas 10 fan = 544,7 m3/s = 1.960,920 m3/hari
Diketahui terdapat 9 fan pada cooling tower,maka
= 9 x 1.960,920 m3/hari
= 17,648 m3/hr x 35,715 ft3/m3
= 623,249 ft3/hr
Ρ udara = 1,634 kg/m3 = 0,0726 lb/ft3
Kondisi Operasi Ρ = 1 atm
TBB1 = Tin digital = 30,2 oc
TBB2 = Tin digital = 38,28 oc
Maka didapat berdasarkan grafik psikometrik = 0,024 lb/H2O
TBB1 = Tin manual = 31,2 oc
TBB2 = Tin manual = 31,2 oc
Maka didapat berdasarkan grafik psikometrik = 0,0292 lb/H2O
Flow udara = kapasitas 10 fan x ρ udara = 623,249 ft3/hari x 0,0726 lb/ft3
= 45,247.882 lb/hr
Kandungan air pada udara masuk = flow udara x H.udara masuk (y1) = 45,247.882 lb/hr x 0,0292 lb/H2O
= 1.321,23 lb/H2O.hr
Kandungan air pada udara keluar = flow udara x H.udara keluar (y2) = 45,247.882 lb/hr x 0,024 lb/H2O
= 1.085,94 lb/H2O.hr
Kandungan air yang teruapakan = [kandungan air pada udara masuk – keluar]
= 1.321,23 lb/H2O.hr - 1.085,94 lb/H2O.hr
= 235,29 lb2/H2O.hr
Drift loss
= 0,1 % x M1
= 0,1 % x 15.601,4 lb/hr
= 15,6014 lb/hr
Blow down
= 0,1 % x M2
= 0,1 % x 15.681,14 lb/hr
= 15,6814 lb/hr
Water loss
= Air yang teruapkan + Drift loss + Blow down = 235,29 lb2/H2O.hr + 15,6014 lb/hr + 15,6814 lb/hr = 266,5728 lb/hr
٠ Make up water
Make up design = 238,7 m3/hr x 1000 kg/m2 x 2,2402 lb/kg = 534.735,74 lb/hr
Make up aktual = Jumlah water loss = 266,5728 lb/hr
٠Efisisensi cooling tower ¿makeup design−make up aktual
makeup deign x 100 %
= 534.735,74lb/hr−266,5728lb/hr
534.735,74lb/hr x 100 % = 99,56 %
G. Analis Pengamatan
Pada praktikum kali ini,dapat dianalisa mengenai menara pendingin yang digunakan untuk menstabilkan suhu pada alat-alat yang menggunakan prinsip pertukaran udara panas dengan udara dingin.Menara pendingin ini paling utama digunakan pada alat HE,dimana kedua aliran (panas dan dingin) akan bertemu pada titik dan alat akan menukar panas yang masuk sehingga temperatur yang dikeluarkan lebih stabil.
Menara pendingin yang ada di lab pilot plant merupakan jenis menara pendingin yang Menggunakan sistem sirkulasi terbuka. Air dari menara pendingin yang telah dipakai, tidak langsung dibuang namun menggunakan proses recyle (pengembalian) menara pendingin kembali.
Metode pendingin di lab pilot plant memiliki prinsip kerja yang sama dengan menara pendingin lainnya. Air umpan yang dialirkan oleh pipa akan masuk ke dalam menara pendingin melewati sebuah pipa tegak lurus yang berada di tengah-tengah menara.
Kemudian air yang masuk akan didinginkan oleh fan yang berada di atas. Air tersebut akan diuapkan ke udara dan dengan bantuan kipas yang mendinginkan air tersebut. Air yang dingin tadi menetes seperti hujan ke bawah.
H. Kesimpulan
Dari praktikum tadi,dapat disimpulkan bahwa :
Pendingin yang digunakan merupakan pendingin aliran terbuka
Cooling tower bekerja dengan cara mengontakan air dengan udara dan menguapkan sebagian ait tersebut
Efisiensi cooling tower = 99,95 % I. Daftar Pustaka
Jobsheet penuntun praktikum “utilitas”.2023 Politeknik Negeri Sriwijaya
