LAPORAN COOLING TOWER

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA COOLING TOWER

(D-5)

Disusun oleh

Nur Fanila (121190017)

Isnan Irmanto (121190034) Eva Fitriana (121190043)

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL“VETERAN”

YOGYAKARTA

2021

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA COOLING TOWER

D-5

Disusun oleh

Nur Fanila (121190017)

Isnan Irmanto (121190034)

Eva Fitriana (121190043)

Yogyakarta, July 2021 Disetujui oleh Asisten pembimbing

Indriana Lestari, S.T.,M.T

Nur Fanila 121190017

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke-Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Dasar Teknik Kimia yang berjudul “Cooling Tower” ini.

Adapun tujuan dari pembuatan laporan ini adalah untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah Praktikum Dasar Teknik Kimia. Dengan selesainya laporan ini, penyusun mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Ir. Tunjung Wahyu W, M.T. selaku Kepala Laboratorium Praktikum Dasar Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta.

2. Indriana Lestari, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing.

3. Muhammad Ikang Adil Fauzi selaku asisten pembimbing.

4. Staff Laboratorium atas kesediannya membantu praktikan selama praktikum berlangsung.

5. Rekan-rekan sesama praktikan atas kerjasamanya.

Penyusun mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan penyusunan laporan ini. Penyusun berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi penyusun pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Yogyakarta, Juli 2021 .

Penyusun

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR LAMBANG... vii

INTISARI ... viii

BAB I ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Percobaan ... 2

1.3. Tinjauan Pustaka ... 2

1.4. Hipotesis ... 9

BAB II ... 10

2.1. Alat ... 10

2.2. Bahan ... 10

2.3. Cara Kerja ... 11

2.4. Bagan Alir ... 13

BAB III... 14

3.1. Hasil Percobaan ... 14

3.2. Pembahasan ... 15

BAB IV ... 17

4.1. Kesimpulan ... 17 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Nur Fanila 121190017

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Menara pendingin forced draft ... 3

Gambar 2 Menara pendingin aliran melintang induced draft ... 4

Gambar 3 Menara pendingin aliran berlawanan induced draft ... 4

Gambar 4 Prinsip kerja Menara pendingin ... 5

Gambar 5 Rangkaian Alat Cooling Tower ... 11

Gambar 6 Diagram Alir Cara Kerja ... 13

Gambar 7 Hubungan L/Ga dengan NTU. ... 15

Gambar 8 Hubungan suhu air masuk menara (T) dengan NTU. ... 16

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Variasi laju alir masuk menara (L) pada suhu air masuk menara (T) konstan ... 14 Tabel 2 Variasi suhu air masuk menara (T) pada laju alir masuk menara (L)

konstan ... 14

Nur Fanila 121190017

DAFTAR LAMBANG Ak = Luas penampang kolom (cm²)

Ap = Luas penampang pipa (cm²) C = Panas jenis air (BTU/lb ^oF) Dk = Diameter kolom (cm) Dp = Diameter pipa (cm)

G = Kecepatan volumetrik udara (cm³/det)

Ga = Kecepatan massa udara (lb udara kering/cm² jam) H = Entalpi udara (BTU/lb udara kering)

H1 = Entalpi udara kering masuk menara (BTU/lb udara kering) H2 = Entalpi udara kering keluar menara (BTU/lb udara kering) L = Laju air masuk (lb/jam ft²)

Lv = Kecepatan air dalam pipa (cm/det) M = Kecepatan massa air (lb/jam)

NTU = Bilangan unit transfer (tak berdimensi) Q = Kecepatan panas (BTU/jam)

Q = Heat transfer tiap 1 ft² luas penampang menara (BTU/jam ft²) to,To = Temperatur air, udara make up (^oF)

t1,T1 = Temperatur air, udara masuk menara (^oF) t2,T2 = Temperatur air, udara keluar menara (^oF) Td = Temperatur bola kering (^oF)

Tw = Temperatur bola basah (^oF) V = Volume menara (cm³)

Vs = Volume udara jenuh (cuft udara/lb udara kering) M = Faktor bahan isian

N = Nilai prestasi menara pendingin

INTISARI

Di dalam industri kimia, air sering dipakai untuk mendinginkan alat-alat proses. Air yang telah digunakan tersebut menjadi panas sehingga dipilih suatu proses untuk mendinginkan kembaliair tersebut untuk proses pendinginan berikutnya. Salah satu alat yang sering digunakan adalah cooling tower (menara pendingin). Prinsip kerja cooling tower yaitu kontak langsung antara air dengan udara kering. Tujuan dari percobaan ini adalah mempelajari karakteristik menara pendingin yaitu bilangan satuan transfer unit keseluruhan (NTU) dan faktor bahan isian (m), kemudian mempelajari pengaruh temperatur air dan variasi laju air masuk menara dan perbandingan antara laju air masuk dengan kecepatan massa udara kering (L/Ga) terhadap nilai NTU. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan cooling tower. Pada awal percobaan air dipanaskan dalam panci dengan menggunakan kompor gas sampai temperatur tertentu, kemudian dimasukkan dalam tangki air panas. Selanjutnya pompa dan blower dihidupkan secara bersamaan dan rotameter diatur sampai mencapai skala tertentu dan konstan. Terakhir, setelah aliran konstan, temperatur air keluar menara pendingin serta temperatur bola basah dan bola kering dicatat. Berdasarkan data hasil percobaan kemudian dibuat hubungan antara variasi laju aliran terhadap temperatur yang konstan sehingga diperoleh persamaan NTU= 870292,3853(L/GA)^-2,0232 dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 4,6578%. Sedangkan untuk variasi temperatur air masuk menara terhadap laju aliran konstan diperoleh hubungan log NTU = 870292,3853 (L/GA)^-2,0232. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar = 4,6578%.

Kata kunci : Suhu, Tw, Td, cooling tower,NTU

Nur Fanila 121190017 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Biasanya para operator tidak merancang sendiri menara pendingin, tetapi pengetahuan tentang Dalam industri kimia, air pendingin sangat dibutuhkan sebagai media pengambil panas fluida yang terjadi di dalam suatu heat exchanger, atau yang lebih spesifik disebut dengan cooler. Pertukaran panas tersebut menyebabkan air dingin mengalami perubahan temperatur, dimana temperatur air pendingin tersebut menjadi naik karena panas yang dibawa oleh suatu fluida diserap oleh air. Air yang mengalami perubahan temperatur tersebut tidak dapat langsung digunakan kembali sebagai pendingin dan juga tidak dapat di buang ke sungai maupun ke lingkungan, karena dapat berpengaruh terhadap lingkungan yang disebabkan oleh temperatur air yang dibuang masih sangat tinggi dan tidak memenuhi syarat Analisa Mengenai Dampak Lingkungan (AMDAL).

Untuk mengatasi itu perlu dilakukan suatu proses pendinginan untuk menurunkan temperatur air tersebut sehingga dapat digunakan kembali sebagai pendingin. 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 dalam industri kimia adalah kipas. Penggunaan teknologi cooling tower dewasa ini dirasakan sangat penting dalam tiap industri dalam rangka efisiensi dan konservasi energi. Oleh karena itu, pemahaman tentang prinsip kerja atau operasi cooling tower sangat diperlukan.

Meskipun sistem proses dan seluk beluk menara pendingin itu sendiri harus diketahui dan dikuasai dengan baik. Karena itu merupakan bagian dari proses itu sendiri. Selain itu seorang operator harus menetapkan sendiri jumlah air yang digunakan untuk mengganti air yang hilang karena penguapan dalam proses pendinginan. Percobaan ini bertujuan

mencari faktor dan banyaknya air yang menguap karena proses pendinginan mengingat betapa pentingnya faktor karasteristik menara pendingin dan jumlah air yang menguap.

1.2. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari karakteristik menara atau kolom yang digunakan untuk mendinginkan air panas dengan mencari bilangan satuan transfer unit keseluruhan (NTU), faktor bahan isian (m) yanag merupakan karasteristik menara pendingin;

2. Mempelajari pengaruh kenaikan suhu air masuk menara (T1) terhadap bilangan transfer unit keseluruhan (NTU);

3. Mempelajari pengaruh L/Ga terhadap NTU.

1.3. Tinjauan Pustaka

Menara pendingin adalah suatu menara yang digunakan untuk mendinginkan air pendingin yang telah menjadi panas pada proses pendinginan, sehingga air pendingin yang telah dingin itu dapat digunakan untuk proses pendinginan selanjutnya.

Adapun prinsip umum kerja dalam cooling tower adalah kontak langsung antara permukaan air dengan udara kering. Apabila air panas berkontak dengan udara yang lebih dingin maka air akan mengalami penurunan temperatur (pendinginan). Penurunan temperatur ini disebabkan oleh penguapan sebagian dari cairannya dan kehilangan panas sensibelnya, sebaliknya udara akan menjadi panas dan mengalami pelembaban (Hardjono, 1989).

Dalam menara pendingin, aliran air panas didinginkan dengan mengubah panas laten dari panas sensibel uap air dengan aliran udara kering pada arus yang berlawanan. Air panas dimasukkan dari atas menara dan dikeluarkan dari bagian dasar menara. Aliran udara mengalir secara counter current terhadap aliran air.

Nur Fanila 121190017

Pada bagian atas menara, panas ditransfer dari air panas ke udara, temperatur air lebih tinggi dari pada lapisan antara muka pada film gas-cair (interface) dan temperatur interface biasanya lebih tinggi dari pada temperatur udara. Panas sensibel ini dipindahkan dari air ke udara pada bagian dasar menara, temperatur air dan interface keduanya lebih rendah dari pada udara dengan panas sensibel ditransfer cairan dan udara ke interface dimana diserap sebagai panas laten dalam proses penguapan air (Brown, 1978).

Dalam industri ada beberapa jenis menara pendingin yang digunakan, yaitu :

1.3.1. Menara pendingin forced draft udara dihembuskan ke menara oleh sebuah fan yang terletak pada saluran udara masuk.

(Anton, 2012) Gambar 1 Menara pendingin forced draft 1.3.2. Menara pendingin aliran melintang induced draft

Air masuk pada puncak dan melewati bahan pengisi, Udara masuk dari salah satu sisi (menara aliran tunggal) atau pada sisi yang berlawanan (menara aliran ganda), fan induced draft mengalirkan udara melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar pada puncak menara.

(Anton, 2012) Gambar 2 Menara pendingin aliran melintang induced draft

1.3.3. Menara pendingin aliran berlawanan induced draft

Air panas masuk pada puncak, Udara masuk dari bawah dan keluar padapuncak, Menggunakan fan forced dan induced draft

(Anton, 2012) Gambar 3 Menara pendingin aliran berlawanan

induced draft

Nur Fanila 121190017

Gambar 4 Prinsip Kerja Menara Pendingin

Neraca energi sekitar sistem untuk harga udara hasil pendinginan adalah : Q + Lo . Cp . To = G ( H2 – H1 )… ... (1)

Persamaan ini menggunakan temperatur referensi pada ^oF udara kering, denganpanas uap masuk dalam lb udara kering (Kern, D.Q., 1989).

Neraca energi untuk komposisi air :

Q = L. Cp ( T1 – T2 ) + Lo . Cp ( T2 – To )… ... (2) Kombinasi dari kedua persamaan diatas adalah :

Cp.T1.(H2-H1) = L . ( T1 – T2 ) + Lo . Cp . T2... (3) Maka jumlah air make up uNtuk mengganti penguapan adalah :

Lo=G(X2–X1) ... (4) Dalam menara pendingin, udara pendingin digunakan untuk mendinginkan air panas. Air yang telah lewat kolom, temperaturnya lebih rendah dari temperatur udara kering masuk, tetapi tidak akan lebih rendah dari pada temperatur bola basah udara masuk.

Dalam daerah teratas dari kolom, air panas mula-mula berkontak dengan udara kering yang lebih dingin dari air panas. Dapat dinyatakan juga sebagai penurunan total kuantitas air atau penguapan. Entalpi air total atau pertambahan entalpicampuran udara adalah setara.

dq = d ( L. Cp . T ) = G . dH… ... (5) Muatan udara yang melewati menara pendingin adalah tetap karena dinyatakan dalam basis udara kering. Tetapi muatan air tidak persis konstan karena ada yang hilang oleh penguapan dengan nilai yang lebih kecil dari sirkulasi (2%), maka dapat diasumsikan harga L adalah konstan (Kern, D.Q., 1989).

d(L.Cp.T)= L .Cp .dT ... (6) L .Cp .dT = G .dH ... (7) Menurut Lewis dalam sistem campuran udara dan air persamaannya dapatdinyatakan sebagai berikut :

L.Cp.dT–G.dH= k ( H’ – H ) a .dV ... (8) Dari persamaan (8) didapat :

NTU= Ka. V / L = ∫ dT/(H^′ − H) ... (9) Di mana Cp air diasumsikan = 1 Btu/lb^oF

Data-data dalam menara pendingin sering digambarkan dalam bentuk untuk variasi temperatur cooling tower . Dalam praktek umum untuk mengabaikan pengaruh dari kecepatan udara pengembangan kolom dalam bentuk hukum kekuatan yang dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :

k.a = C1 . Gδ ... (10) Dari rumus diatas didapat :

C3 = ln C1 = ln m ... (11) C1= m, C2 = n

Di dalam suatu proses pendinginan air panas hasil proses diperlukan media pendingin yang sangat efektif dan efisien. Di dalam menara pendingin, untuk proses pendinginan biasanya menggunakan media pendingin yang dapat mendinginkan zat panas yang ingin kita dinginkan,

Nur Fanila 121190017

biasanya mempunyai nilai panas laten dan sensibel yang besar, agar zat panas tersebut cepat dingin atau berubah fasanya dengan temperatur yang lebih kecil sehingga memudahkan proses. Media pendingin yang biasa digunakan adalah:

1. Udara 2. Air

a. Air laut b. Air sungai 3. Refrigerant

a. Downtherm b. Freon c. NH3

d. Propanol e. Brine

Media pendingin yang biasanya digunakan dalam industri adalah udara, hal ini disebabkan :

1. Murah dan mudah didapat 2. Bebas dari bahan korosi

3. Tidak memerlukan treatment yang rumit seperti treatment dalampenggunaan air

4. Pendirian suatu industri dapat dilakukan dimana saja, tidak tergantung letak sumber air pendingin

5. Tidak memerlukan pemasangan instalasi pipa seperti halnya jika menggunakan pendingin air

Di dalam menara pendingin terdapat bahan isian, dimana bahan isian ini berfungsi untuk memperbesar permukaan bidang kontak antara permukaan air panas yang akan didinginkan dengan udara dingin yang dihembuskan dalam menara secara searah atau berlawanan arah.

Dengan adanya bahan isian ini maka transfer panas dan transfer massa antara air dengan udara dapat berjalan dengan maksimal, sehingga penurunan temperatur dapat berjalan dengan cepat. Untuk itu bahan isian yang digunakan untuk mempercepat pendinginan harus mempunyai sifat – sifat, diantaranya :

1. Mempunyai permukaan bidang kontak yang luas.

2. Mempunyai sifat pembasahan yang baik.

3. Mempunyai volume rongga yang besar.

4. Tahan terhadap panas, korosi dan reaksi kimia.

5. Murah dan mudah didapat.

(Treybal, 1968)

Nur Fanila 121190017 1.4. Hipotesis

Berdasarkan tinjauan pustaka yang ada kami menyusun hipotesis dari tujuan praktikum cooling tower ini sebagai berikut;

- Harga m dan n dapat digunakan untuk menghitung NTU hitung. Dimana NTU hitung adalah hasil kali dari m dengan (L/Ga) berpangkat n.

- Semakin tinggi suhu air yang akan didiginkan maka nilai NTU akan semakin besar karena suhu air yang tinggi akan menyebabkan air lebih mudah menguap dan kemudian terjadi transfer massa dari uap air menuju udara kering.

- Semakin besar L/Ga maka NTU akan semakin kecil karena waktu kontak udara kering dengan air yang akan didinginkan semakin sedikit sehingga transfer massa air ke udara semakin kecil.

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN 2.1 Alat

Gambar 5. Rangkaian Alat Cooling Tower Keterangan Gambar :

1. Waterbath 7. T dry

2. Pompa 8. T wet

3. Keran pengatur rotameter 9. T air keluar menara 4. Rotameter

5. Menara kolom isian 6. Tangki Air dingin 2.2 Bahan

1. Air, yang dialirkan dari kran

2. Udara

Nur Fanila 121190017 2.3 Cara Kerja

Pertama memeriksa rangkaian alat terlebih dahulu, pastikan alat telah terpasang dengan baik dan siap untuk digunakan. Lalu langkah selanjutnya adalah mengamati dan mencatat suhu yang terbaca pada termometer bola basah (Twet awal) dan termometer bola kering (Tdry awal). Setelah itu, kita mengisi tangki air panas dengan air dan menyalakan heater sampai dicapai temperatur yang telah di tentukan (T1), kemudian heater di matikan. Nyalakan pompa dan blower secara bersamaan. Lalu mengatur skala rotameter yang telah ditentukan sampai keadaan rotameter stabil.

Memastikan temperatur air pada tangki air panas tetap stabil, bila terjadi penurunan suhu, maka heater di nyalakan agar suhu tetap konstan. Setelah suhu air keluar menara konstan (T2), kemudian catat suhu bola basah (Twet), suhu bola kering (Tdry), suhu air keluar menara (T2), dan debit (Q). Ulangi percobaan untuk variasi suhu air didalam tangki pemanas yang berbeda dan untuk variasi laju alir yang berbeda sebagai variabel peubah kedua.

Analisis Perhitungan : 1. Menghitung L/Ga

1. Menghitung Ga

Dari data Twet diperoleh Vs (volume spesifik udara), yaitu didapatkan pada tabel di Perry’s Chemical Engineering Handbook

ρ = ¹

Vs (dalam ft³/lb udara) Ak =

π 4 Dk2

GA = ^G×ρ

Ak (lb udara/ ft²) 2. Menghitung LM = 𝜌𝑎𝑖𝑟 × 𝑄

L= ^M

A

2. Menghitung nilai NTU data

NTU data dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

NTU= Ka ^𝑣

𝐿

=

∫ ^𝑑𝑇

𝐻^′−𝐻 𝑇2 𝑇1

Dan diselesaikan dengan simpsons role 3. Mencari nilai Ntu hitung

Model matematik :

NTU = m (L/Ga)ⁿ

Harga m dan n dihitung dengan cara least square : log NTU =log m + n log (L/GA) 4. Menghitung persen kesalahan

% kesalahan=|𝑦 𝑑𝑎𝑡𝑎 − 𝑦 ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔

|x 100 %

𝑦 𝑑𝑎𝑡𝑎

Nur Fanila 121190017

Mengulangi langkah-langkah untuk variasi suhu air (^oC) didalam tangki air panas pada skala rotameter tertentu

2.4 Diagram Alir Cara Kerja

Memeriksa rangkaian alat

Mengamati dan mencatat suhu yang terbaca dan termometer bola basah (Twm)

dan termometer bola kering (Tdm)

Mengisi tangki air panas dengan air dan menyalakan heater sampai dicapaitemperatur yang ditentukan

Menyalakan pompa dan blower secara bersamaan

Mengukur skala rotameter yang telah ditentukan sampai keadaan rotameter stabil

Memastikan temperatur air pada tangki air panas tetap, bila terjadi penurunansuhu kemudian menyalakan heater kembali

Setelah semua keadaan konstan, mencatat suhu bola basah (Tw), suhu bola kering (Td), suhu air keluar menara (T2) dan debit (Q)

Gambar 6. Diagram Alir Cara Kerja

BAB III PEMBAHASAN 3.1 Hasil Percobaan

Kepatan aliran fluida = 304 cm³/detik

Diameter kolom = 39,20 cm

Tinggi bahan isian = 17,04 cm

Diameter pipa dalam aliran = 2,204 cm oC oC

Tabel 1 Variasi laju alir masuk menara (L) pada suhu air masuk menara (T)konstan

No Kecepataan alir (ft³/mnt)

T air (^oC) Udara keluar (^oC)

L/Ga NTU

% Kesalahan

Masu k Keluar Tw Td

1 1,2 43,0 29,10 27,10 28,60 1635,6736 0,3649 0,8501%

2 1,7 43,0 30,14 27,74 29,24 2317,2042 0,1701 5,4126%

3 2,2 43,0 30,83 28,33 29,73 2998,7349

0,1161 8,1735%

4 2,7 43,0 32,20 28,90 30,20 3587.4306

0,0677 4,1951%

Tabel 2 Variasi suhu air masuk menara (T) pada laju alir masuk menara (L)konstan No Kecepatan

alir (ft³/mnt)

T air (^oC) Udara keluar (^oC)

NTU

% Kesalahan

Masuk Keluar Tw Td

1 1,7 37 33,10 27,20 28,70 0,0187 8,65625802

2 1,7 42 34,54 28,74 29,44 0,0277 3,65750113

3 1,7 47 35,33 29,73 30,53 0,0367 11,2529372

4 1,7 52 36,50 30,30 30,90 0,0425 0,51659081

5 1,7 57 37,34 31,14 32,24 0,0483 8,19886449

Twet masuk = 28

Tdry masuk = 29

Nur Fanila 121190017 3.2 Pembahasan

Efek variasi laju alir masuk menara (L) t e r h a d a p N T U pada suhu air masuk menara (T) konstan, ditunjukan pada Gambar 6 grafik hubungan antara L/Ga dengan NTU.

Gambar 7. Hubungan L/Ga dengan NTU

Berdasarkan data percobaan antara variasi laju alir masuk menara (L) pada temperatur air masuk menara (T) konstan, yang ditunjukan pada tabel 1 dapat dilihat bahwa semakin besar laju alir air masuk menara maka temperatur air keluar dari menara akan semakin besar . Hal ini disebabkan karena semakin besar laju alir air (L) masuk, waktu kontak antara air dengan udara kering semakin singkat sehingga jumlah panas yang ditransfer ke udara semakin kecil, menyebabkan temperatur air keluar menara semakin besar.

Sedangkan hubungan L/Ga dengan NTU pada variasi laju alir masuk menara (L) ditunjukan pada gambar 7, diperoleh hasil bahwa pada range L/Ga 1635,6736 sampai dengan 3587,4306 menunjukan semakin besar nilai L/Ga maka nilai NTU semakin kecil. Nilai L yang berubah dan nilai Ga tetap mengakibatkan nilai NTU juga berubah. Hasil ini sesuai dengan hipotesis dimana hubungan NTU dan L adalah berbanding terbalik. Namun tidak sesuai dengan teori, karena hubungan L/Ga dan NTU berbanding lurus, dimana semakin besar L/Ga maka NTU semakin besar. Hal ini diduga karena

Hubungan Antara NTU dengan L/Ga

0.4

y = 1.1894e-8E-04x

0.35 R² = 0.9789

0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

0 500 1000 1500 2000

L/Ga

2500 3000 3500 4000

y hitung y data Expon. (y data) Expon. (y data)

NTU

Grafik Hubungan Antara T dengan NTU

0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0

y = 0.0016e^0.0258x R² = 0.9296

0 20 40 60 80

T

100 120 140 160

y data y hitung Expon. (y hitung)

nilai laju alir air masuk (L) pada percobaan terlalu besar dan melebihi desain, sehingga menyebabkan panas tidak mengalami perpindahan panas secara maksimal. Dari hasil perhitungan didapat persamaan garis NTU = 870292,3853 (L/GA)^{- 2,0232}. Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar = 4,6578%

Efek variasi suhu air masuk menara (T) terhadap NTU pada laju alir masuk menara (L) konstan, ditunjukkan pada gambar 8, yaitu grafik hubungan antara T dan NTU

Gambar 8. Hubungan suhu air masuk menara (T) dengan NTU

Berdasarkan data percobaan yang ditabulasi pada tabel 2 dan gambar 8, menunjukkan semakin tinggi T air masuk menara nilai NTU juga meningkat.

Hal ini sesuai dengan hipotesis dan teori yaitu hubungan antara NTU dengan T adalah berbanding lurus, jadi semakin besar suhu air masuk maka NTU semakin besar, Hal ini disebabkan karena semakin besar suhu air masuk, maka jumlah panas yang ditransfer ke udara semakin besar, sehingga nilai NTU menjadi semakin besar.

Dari hasil perhitungan didapat persamaan NTU= 1,90482E-08 (T)^3,0229. Dengan persen kesalahan sebesar = 6,4564%.

NTU

121190017 Nur Fanila

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan

1. Persamaan karakteristik menara untuk variasi laju alir masuk menara pendingin (L) pada temperatur air masuk konstan (T) adalah NTU=

870292,3853(L/GA)^-2,0232 Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 4,6578% . Persamaan karakteristik menara untuk variasi temperatur air masuk (T) pada laju alir masuk menarakonstan (L) adalah NTU = 1,90482E-08 ( T )^3,02292Dengan persen kesalahan rata-rata sebesar 6,4564% Semakin besar nilai temperatur air masuk menara (T) maka nilai NTU yang didapat akan semakin besar.

2. Pada range L/Ga 1635,6736 sampai dengan 3587,4306 dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai (L/Ga) maka semakin kecil nilai NTU yang didapat.

3. Berdasarkan percobaan dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai T maka semakin besar pula nilai NTU yang didapat. Sehingga dapat dikatakan hubungan antara T dengan NTU adalah berbanding lurus.

DAFTAR PUSTAKA

Anton. 2012. “ Cara Kerja Cooling Tower”. www.BlogAnton.Web.id. (Diakses pada tanggal 11 Juli 2021 pukul 21.35 WIB)

Brown,G.G.1978. “ Unit Operation”. Fourtenth Printing. John Willey and Sons. New york Hardjono. 1989. “Operasi Teknik Kimia II.” Yogyakarta : Teknik Kimia UGM. Kern, D.Q. 1965. “Process Heat Transfer.” Japan : Mc Graw Hill Book Company,Inc.

Perry, R.H. 1984. “Chemical Engineer’s Handbook.” 6^th edition, New York : Mc Graw Hill Book Company, Inc.

Treybal, R. 1984. Mass – Transfer Operation. New York : Mc Graw Hill.

121190017 Nur Fanila

LAMPIRAN PERHITUNGAN

1. Variasi Laju Alir Air Masuk Menara (L) pada Suhu Alir Masuk Menara (T) konstan

a) Menghitung Harga Ga

Twm = 28 °C = 82,4 °F

G = 304 cm³ / dtk = 0.6441 ft³ / mnt Dk = 39,2 cm = 1,2861 ft

Mencari harga Vs pada Twm = 78,8 °F dengan membaca table 12-1 pada Perry’s Chemical Engineering Handbook Tw = 82 °F, Vs = 14,174 ft³ udara / lb udara kering Tw = 84 °F, Vs = 14,262 ft³ udara / lb udara kering

14,262 ft3 udara/lb udara kering

udara kering

14,174 ft³ udara/lb udara kering 84 ^oF 82,4 ^oF 82 ^oF

( 14,262 − Vs ) ft³udara/lb udara kering

( 14,262 – 14,174) ft³udara/lb udara kering = (84 – 82,4)°F (84 − 82)°F Vs = 14,1916 ft³udara/lb udara kering

𝜌 = ¹

Vs

= ¹

14,1916

𝜋 ₂

= 0,0705 lb udara kering/ft³udara 3,14 × 1,2861²

A𝑘 =

4 Dk = = 1,2991 ft² 4

GA ==^G×ρ

𝐴𝑘

Vs ft³ udara/lb

0,6441 𝑓𝑡3/𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝑥 0,0705 𝑙𝑏 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔/𝑓𝑡3𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 1,2991 𝑓𝑡2

= 0,0349 lb udara kering/ft²menit

Harga GA ini sama untuk setiap data

b) Menghitung harga L Untuk data 1, Q=1,2 ft³/menit

𝜌air pada 43^oC = 991,016 kg/m³ = 61,8677 lb/ft³

M = 𝜌𝑎𝑖𝑟 × 𝑄 = 61,86777 lb/ft³ × 1,2 ft³/menit = 74,2412 lb/menit L= M

= 74,2412 lb/menit

= 57,1496 lb/ft²menit A𝑘 1,2991 ft²

L 57,1496 lb/ft²menit =

G_a 0,0349 lb udara kering/ft²menit

= 1.635,6736 lb air/ lb udara kering

Dengan cara yang sama di dapat data sebagai berikut Tabel Hubungan antara Q, M, L, dan L/Ga

Q M L L/Ga

1,2 74,2412 57,1496 1635,6736 1,7 105,1751 80,9619 2315,3185 2,2 136,1089 104,7742 2996,2945 2,7 167,0428 128,5866 3677,2705

c) Menghitung harga NTU 𝑁𝑇𝑈 = ^ka

V = ∫ ^𝑑𝑇

𝐻^′−𝐻 𝑇2 𝑇1

Harga NTU dicari dengan integrasi numerik

121190017 Nur Fanila

Untuk data 1

T1 = 43 ^oC = 109,4 ^oF T2 = 29,10^oC = 84,38 Untuk mencari harga ¹

𝐻^′−𝐻, (T1-T2) dibagi menjadi 10 interval ΔT = ^{𝑇1−𝑇2}

10 = 109.2−84,38

10 = 2,502

Untuk mencari H’ pada tiap-tiap suhu digunakan table 12-1 Perry’s Chemical Engineering Handbook. Harga H untuk suhu 84,38 ⁰F adalah sama dengan harga entalpi uap jenuh pada suhu 82,4 ⁰F yaitu dengan interpolasi harga H

48,22

H

45,90

84 82,4 82

48,22−𝐻

48,22−45,90 =^84−82,4

84−82

H= 46,364 BTU⁄lb udara kering 50,66

H'

48,22

86 84,38 84

50,66 − H'

=

50,66 – 48,22

86 – 84,38 86 − 84

H'= 48,6836 BTU⁄lb udara kering

Untuk menghitung H pada suhu (84,380^oF + 2,502^oF = 86,882 ^oF) digunakan rumus :

H86,882 = H82,14 + (L/GA1) ∆T

121190017 Nur Fanila

= 46,364+ (1636,6736) (2,502)

= 4141,3213 BTU/lb udara kering Dengan cara yang sama diperoleh

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H'-H 1/H'-H Y

84,38 46,364 48,6836 2,2756 0.439445 y0

86,882 4141,3213 51,7934 -4087,0699 -0.000245 y1

89,384 8231,3185 55,0984 -8176,2201 -0,000122 y2

91,886 12323,7737 58,6176 -12265,156 -0,000082 y3

94,388 16416,2289 62,3811 -16353,8479 -0,000061 y4

96,89 20508,6842 66,3929 -204112,2913 -000049 y5

99,392 24601,1394 70,666 -24530,4734 -0,000041 y6

28693,5947 75,2244 -28618,3703 0,000035 y7

32786,0499 80,1238 -32705,9261 0,000031 y8

36878,5052 85,3687 -36793,1365 0,000027 y9

40970,9604 90,966 -40879,9944 0,000024 y10

121190017 Nur Fanila

NTU = ^𝛥𝑇

3[y0+y10+4(y1 +y3+y5 +y7+y9)+2(y2+y4+y6+y8) = 0,3649

Untuk Data 2

T1 = 43 ^oC = 109,4 ^oF T2 =30,14 ^oC =86,252 ^oF

∆T = ^T1−T2

10 = (109,4−86,252)oF

10 =2,3148 ^oF Untuk menghitung harga H pada 88,5668 ^oF Digunakan rumus :

H88,568 ^oF = H82,4 + (L/GA1) ∆T

= 46,364 + (2317,2042) (2,3148)

= 5410,2723 BTU/lb

Untuk mencari harga H’ pada temperature berikutnya dilakukan dengan cara :

53,23

H’

50,66

88 86,252 86

88−86,252

88−86 = ^{53,23−𝐻′}

53,23−50,66

H’ = 50,9144 BTU/lb

Tabel 3. Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H'-H 1/H'-H Y

86,252 46,4080 50,9144 4,5064 0,221905 y0

88,56 5410,2723 53,9296 -5356,3427 -0,000187 y1

90,882 10774,1366 57,1247 -10717,0119 -0,000093 y2

93,196 16138,0009 60,5121 -16077,4888 -0,000062 y3

95,511 21501,8652 64,0991 -21437,7661 -0,000047 y4

97,826 26865,7295 67,8973 -26797,8321 -0,000037 y5

100,141 32229,5938 71,9499 -32157,6439 -0,000031 y6

102,456 37593,4581 76,2746 -37517,1834 -0,000027 ^y7 104,770 42957,3223 80,8709 42876,4514 -0,000023 ^y8 107,085 48321,1867 85,7632 -48235,4235 -0,000021 ^y9 109,4 53685,0509 90,9660 -53594,0850 -0,000019 ^y10

NTU = ^𝛥𝑇

3[y0+y10+4(y1 +y3+y5 +y7+y9)+2(y2+y4+y6+y8) = 0,1701 Untuk Data 3

T1 = 43 ^oC = 109,4 ^oF T2 = 30,83 ^oC = 87,494 ^oF

∆T = ^T1−T2 = 109,4 oF−87,494 Of

= 2,1906

10 10

Untuk menghitung harga H pada 89,68 ^oF H89,68 oF = H82,4 oF + (L/GA1) ∆T

= 46,408 + ( 2998,7349) (2,1906)

= 6615,4366 BTU/lb

Untuk mencari harga H’ pada temperature berikutnya dilakukan dengan cara yang sama,

53,23

88 87,494 86

H'

50,66

121190017 121190034 Nur Fanila

Isnan Irmanto 88−87,494

88−86 =

53,23−H′

53,23−50,66 H’ = 52,6492

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H'-H 1/H'-H Y

87,494 46,4080 52,6492 6,2412 0.160226 y⁰ 89,685 6615,4366 55,5698 -6559,8668 -0,000152 y¹ 91,875 13184,4651 58,6637 - 13125,8014 -0,00076 y² 94,066 19753,4937 61,9332 - 19691,5605 -0,000051 y³ 96,256 26322,5223 65,3980 - 21857,1243 -0,000038 y⁴ 98,447 32891,5509 69,0595 - 32822,4914 -0,000030 y⁵ 100,638 39460,5794 72,9462 - 39387,6332 -0,000025 y⁶ 102,828 46029,6080 77,0624 - 45952,5457 -0,000022 y⁷ 105,019 52598,6366 81,4258 - 52517,2108 -0,000019 y⁸ 107,209 59167,6652 86,0561 - 59081,6090 -0,000017 y⁹ 109,4 65736,6937 90,9660 - 65645,7277 -0,000015 y¹⁰

NTU =

∆T

3 [y0 + y10 + 4(y1 + y3 + y5 + y7 + y9) + 2(y2 + y4) + y6

+ y8]

= 0,1161 Untuk Data 4

T1 = 43 ^oC = 109,4 ^oF T2 = 30,83 ^oC = 87,494 ^oF

∆T = = ^T1−T2 = 109,4 oF−89,96 oF = 1,944 ^oF

10 10

Untuk menghitung harga H pada 91,904 ^oF H 91,904 oF = H82,4 oF + (L/GA1) ∆T

= 46,408 + (3680,2655) (1,944)

= 7200,8445 BTU/lb

55,93

90 89,96 88

90−89,6

= ^55,93−H′

90−88 55,93−52,23 H’ = 55,8760 BTU/lb

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H'-H 1/H'-H Y

89,960 46,4080 55,8760 9,4680 0,105619 y0 91,904 7200,8441 58,6432 - 7142,2009 -0,000140 y1 93,848 14355,2803 61,5428 - 14293,737 -0,000070 y2 95,792 21509,7164 64,5924 - 21445,124 -0,000047 y3 97,736 28664,1526 67,7930 -28596,3593 -0,000035 y4 99,680 35818,5887 71,17 - 35747,418 -0,000028 y5 101,624 42973,0248 74,7262 - 42899,298 -0,000023 y6 103,568 50127,4610 78,46976 - 50048,991 -0,000020 y7 105,512 57281,8971 82,41716 -57199,480 -0,000017 y8 107,456 64436,3332 86,5795 -64349,753 -0,000016 y9 109,4 71590,7694 90,966 -71499,803 -0,000014 y1o NTU= ^𝛥𝑇[y +y10 + 4(y + y + y + y7 + y9) + 2(y + y ) + y + y8]

3 ^{0 1 3 5 2 4 6}

= 0,0677

d) Mencari Ntu hitung dengan persamaan garis Rumus : NTU = m (L/Ga)ⁿ

log NTU =log m + n log (L/GA)

Persamaan ini identik dengan persamaan garis lurus y = a + bx, dimana:

Y = log NTU a = log m b = n

x = log (L/Ga)

H'

53,23

121190017 Nur Fanila

Harga m dan n dicari dengan persamaan Least Square :

L/GA NTU X(Log

L/Ga)

Y(Log NTU) X^2 XY

1635,6736 0,3649 3,2137 -0,4378 10,3278 -1,4071 2317,2042 0,1701 3,3650 -0,7673 11,3230 -1,5887 2998,7349 0.1161 3,4769 -0,9351 12,0891 -3,2512 3680,2655 0.0677 3,5659 -1,1692 12,7155 -4,1693

∑ 13,6215 -3,3114 46,4554 -11,4163

Tabel 3. Data perhitungan least square

∑ y

∑ xy

= n.a + b.∑ x

= a.∑ x + b.∑ x²

-3,3114 = 4 a + b 13,6215 × 4 -11,4163 = 13,6215 a + 46,4554 b ×13,6215 -45,1062 = a + 185,5453 b

-45,6652 = a + 185,8216 b 0,559 = -0,2763 b

b = -2,0282 a = 6,0619 log m = a

m = 10^a m =10^6,0619 m= 870292,3853 b = n = -2,0232

Sehingga didapat persamaan : NTU = m (L/GA)ⁿ

= 870292,3853x (L/GA)^-2,0232 Mencari NTU hitung dan % kesalahan

Untuk data 1

NTUhitung =870292,3853 x (1635,6736)^-2,0232

= 0,3618

NTU

NTU_data − NTU_hitung

% Kesalahan = | | × 100%

data

0,3649−0,361

= | | × 100%

0,3649

= 0,8501 %

Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut Tabel Hubungan antara L/GA dengan NTU dan NTUhitung

Diperoleh grafik hubungan antara NTU dengan (L/Ga) sebagai berikut :

Grafik Hubungan NTU dengan L/Ga

L/GA NTU data NTU

hitung % kesalahan 1635,6736 0,3649 0,3618 0,8501 2317,2042 0,1701 0,1793 5,4126 2998,7349 0,1161 0,1066 8,1735 3680,2655 0,0677 0,0706 4,1951

rata-rata 4,6578

NTU (lb UK/ BTU)

0,600 0,500 0,400

y =870292 x^-2,0

R² = 0,9407 y =870292 x^-2,0

R² = 0,9407 0,300

0,200

NTU data NTU hitung Power (NTU data) 0,100

0,000

0,000 1000,000 2000,000 3000,000 4000,000 5000,000 6000,000 L/GA ( lb air/lb UK)

121190017 Nur Fanila

4. Variasi suhu air masuk menara (T) padalaju aliran air masuk menara konstan

a) Menghitung Harga L/Ga Q = 1,7 ft³ / menit

Ga = 0,0349 lb udara kering/ft²menit G

= 304 cm³ / dtk = 0,6441 ft³ / menit Ak

= 1,2991 ft²

Untuk data 1

Berdasarkan tabeel 2-28 dalam Perry’s Chemcical Engineering Handbook 7^th edition, ρ (air) pada suhu 50^oC adalah

Ρ (air) = 993,328 kg / m³ = 62,0107 lb / ft³

M = 𝜌𝑎𝑖𝑟 × 𝑄 = 62,0170 lb/ft³ × 1,7 ft³/menit = 105,4183 lb/menit

L= M

= 105,4183 lb/menit

= 81,1491 lb/ft²menit A𝑘 1,2991 ft²

L 81,1491 lb/ft²menit

=

G_A 0,0349 lb udara kering/ft²menit

= 2322,5619 lb air/ lb udara kering

Dengan cara yang sama diperoleh hasil untuk data selanjutnya.

Tabel Data M, L dan (L/Ga)

T M L L/Ga

37 105,4183 81,1491 2322,5619

42 105,2175 80,9946 2318,1381

47 104,9975 80,8252 2313,2911

52 104,7594 80,6420 2308,0466

57 104,5043 80,4456 2302,4256

b) Menghitung Harga NTU

K𝑎 T2 dT NTU= = ∫

V H^' − H

T1

Harga NTU dicari dengan integrasi numerik Data 1

T1 = 37 ^oC = 98,6 ^oF T2 = 33,1 ^oC = 91,6 ^oF

Untuk mencari harga _'1 , (T1-T2) dibagi menjadi 10 interval

∆T =

=

T1 − T2

10 98,6 – 91,6

10

H −H

= 0,7 ^oF

Untuk mencari nilai H dan H’ pada tiap-tiap suhu digunakan table 12-1 Perry’s Chemical Engineering Handbook. Harga H untuk suhu 91,6 ⁰F adalah sama dengan harga entalpi uap jenuh suhu bola basah (Twet masuk) 82,4 ⁰F yang dapat dihitung dengan interpolasi yang bernilai 46,408 BTU/lb udara kering

H’ pada 92,3 ⁰F dapat dicari melalui interpolasi 58,78

H'

55,93

92 91,6 90

57,78 − H' 57,78 – 55,93

= 92 – 91,6 92 − 90

121190017 Nur Fanila

H '= 58,1815 BTU⁄lb udara kering

Untuk menghitung H pada suhu 95 ^oF digunakan rumus : H92,3 = H82,4 + (L/GA1) ∆T

= 46,408 + (2322,5619) (0,7)

= 1676,8465 BTU/lb udara kering

Dengan cara yang sama diperoleh

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H' - H 1/ H' - H Y

91,6 46,4080 58,1815 11,7735 0,084937 y0

92,3 1676,8465 59,2016 -1617,6449 -0,000618 y1

93 3307,2849 60,2511 -3247,0338 -0,000308 y2

93,7 4937,7234 61,3006 -4876,4228 -0,000205 y3

94,4 6568,1618 62,3811 -6505,7807 -0,000154 y4

95,1 8198,6003 63,4688 -8135,1315 -0,000123 y5

95,8 9829,0387 64,5924 -9764,4464 -0,000102 y6

96,5 11459,4772 65,7376 -11393,7396 -0,000088 y7

97,2 13089,9156 66,8994 -13023,0162 -0,000077 y8

97,9 14720,3541 68,0612 -14652,2929 -0,000068 y9

98,6 16350,7925 69,2800 -16281,5125 -0,000061 y10

NTU =

∆T

3 [y0 + y10 + 4(y1 + y3 + y5 + y7 + y9) + 2(y2 + y4) + y6 + y8]

= 0,0187 Data 2

Tmasuk (T1) = 42^oC = 107,6 ^oF Tkeluar (T2) = 34,54^oC = 94,172^oF

∆T = ^T1−T2 10

107,6−94,172

=

10 = 1,3428

Untuk menghitung H pada suhu 95,5 ^oF digunakan rumus :

H95,5 = H82,4 + (L/GA1) ∆

= 46,408 + 2318,1381 (1,3428)

= 3159,2038 BTU/lb

Untuk harga H pada temperature selanjutnya dilakukan dengan cara yang sama.

Untuk mencari nilai H’ pada setiap suhu digunakan table 12-1 Perry’s Chemical Engineering Handbook

64,92

H'

61,71

96 94,2 94

96−94,2

=

^64,92−H′

96,94 64,92−61,77

H’ = 61,9559 BTU/lb

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H' - H 1/ H' - H Y

94,2 46,4080 61,9559 15,5479 0,064318 y0

95,5 3159,2038 64,0793 -3095,1246 -0.000323 y1

96,9 6271,9997 66,2678 -6205,7318 -0,000161 y2

98,2 9384,7955 68,5146 -9316,2809 -0,000107 y3

99,6 12497,5913 70,8739 -12426,0723 -0,000080 y4

100,9 15610,3872 73,3149 -15537,0723 -0,000064 y5

102,2 18723,1830 75,8236 -18647,3600 -0,000054 y6

103,6 21835,9788 78,4453 -21757,5336 -0,000046 y7

104,9 24948,7746 81,1669 -24867,6077 -0,000040 y8

106,3 28061,5705 83,9664 -27977,6041 -0,000036 y9

107,6 31174,3663 86,8920 -31087,4743 -0,000032 y10

121190017 Nur Fanila

NTU =

∆T

3 [y0 + y10 + 4(y1 + y3 + y5 + y7 + y9) + 2(y2 + y4 + y6 + y8]

= 0,0277 Data 3

Tmasuk (T1) = 47 ^oC = 116,6 ^oF Tkeluar (T2) = 35,33 ^oC = 95,6 ^oF

∆T = 3,1 ^oF

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

NTU =

∆T

3 [y₀ + y10 + 4(y1 + y3 + y5 + y7 + y9) + 2(y2 + y4 + y6 + y8]

= 0,0367 Data 4

Tmasuk (T1) = 52 ^oC = 125,6^oF Tkeluar (T2) = 36,5 ^oC = 97,7^oF

∆T = 2,8

T H H' H' - H 1/H'-H Y

95,6 46,4080 64,9200 18,5120 0,054019 y0

97,7 4905,7072 67,8050 -4837,9023 -0,000207 y1

99,8 9765,0065 71,4412 -9693,5593 -0,000103 y2

101,9 14624,3057 75,2975 -14549,0083 -0,000069 y3

104,0 19483,6050 79,3692 -19404,2358 -0,000052 y4

106,1 24342,9042 83,6891 -24259,2152 -0,000041 y5

108,2 29202,2035 88,2620 -29113,9415 -0,000034 y6

110,3 34061,5027 93,1008 -33968,4019 -0,000029 y7

112,4 38920,8020 98,2306 -38822,5714 -0,000026 y8

114,5 43780,1012 103,6780 -43676,4232 -0,000023 y9

116,6 48639,4005 109,4490 -48529,9515 -0,000021 y10

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H'-H 1/H'-H Y

97,7 46,4080 67,7335 21,3255 0.046892 y0

100,5 6485,8580 72,6341 -6413,2239 -0.000156 y1

103,3 12925,3079 77,9096 -12847,3983 -0.000078 y2

106,1 19364,7579 83,5719 -19281,1860 -0,000052 y3

108,9 25804,2079 89,7294 -25714,4785 -0,000039 y4

111,7 32243,6579 96,3330 -32147,3249 -0,000031 y5

114,4 38683,1078 103,5024 -38579,6054 -0,000026 y6

117,2 45122,5578 108,8723 -45013,6855 -0,000022 y7

120 51562,0078 119,6044 -51442,4034 -0,000019 y8

122,8 58001,4577 128,7421 -57872,7156 -0,000017 y9

125,6 64440,9077 134,3135 -64306,3942 -0,000016 y10

NTU =

∆T

3 [y₀ + y10 + 4(y1 + y3 + y5 + y7 + y9) + 2(y2 + y4 + y6 + y8]

= 0,0425 Data 5

Tmasuk (T1) = 57 ^oC = 134,6 ^oF Tkeluar (T2) = 37,34 ^oC = 99,21^oF

∆T = 3,5388 ^oF

Tabel Hubungan antara suhu (T) dengan entalpi (H)

T H H' H'-H 1/H'-H Y

99,212 46,4080 70,2565 23,8485 0,041931 y0

102,751 8194,2319 76,7858 -8117,4461 -0.000123 y1

106,290 16342,0557 83,9547 -16258,1010 -0.000062 y2

109,828 24489,8796 91,8605 -24398,0101 -0.000041 y3

113,367 32637,7035 100,6038 -32537,0997 -0.000031 y4

116,906 40785,5273 110,2483 -40675,2790 -0,000025 y5

120,445 48933,3512 120,9027 -48812,4485 -0,000020 y6

123,984 57081,1751 132,6888 -56948,4862 -0,000018 y7

127,522 65228,9989 145,9197 -65083,0793 -0,000015 y8

131,061 73376,8228 160,5455 -73216,2773 -0,000014 y9

134,600 81524,6467 174,7791 -81349,8676 -0,000012 y10

121190017 Nur Fanila

NTU =

∆T

3 [y0 + y10 + 4(y1 + y3 + y5 + y7 + y9) + 2(y2 + y4 + y6 + y8]

= 0,0483

c) Mencari Ntu hitung dengan persamaan garis Rumus : NTU = m ( T )ⁿ

log NTU = log m + n log ( T )

Persamaan ini identik dengan persamaan garis lurus y = a + bx, dimana:

Y = log NTU a = log m b = n x = log ( T )

Harga m dan n dicari dengan persamaan Least Square :

L/Ga NTU X (LOG

T)

Y (LOG

NTU) X^2 XY

2322,5619 0,0187 1,993876 -1,7271 3,97554 -3,44711 2318,1318 0,0277 2,031812 -1,5582 4,12826 -3,17356 2313,1381 0,0367 2,06669 -1,4354 4,27124 -2,93640 2308,0466 0,0425 2,02989 -1,3719 4,40575 -2,88149 2302,4256 0,0483 2,12904 -1,3158 4,53283 -2,80696 Jumlah 10,32042 -7,4084 21,3136 -15,2455 Tabel Data perhitungan least square

∑ y

∑ xy

= n.a + b.∑ x

= a.∑ x + b.∑ x²

-7,4084 = 5 a + 10,32042 b ×21,3136 -15,2455 = 10,32042 a + 21,3136 b ×10,32042 -157,781 = 106,5681 a + 219,9657 b

-157,3405 = 106,5111 a +219,9657 b 0,4406 = -0,0570 a

a = - 7,72014 b = 3,02292

log m = a m = 10^a m = 10^-7,40282 m = 1,90482E-08 b = n = 3,02292

Sehingga didapat persamaan : NTU = m ( T )ⁿ

= 1,90482E-08 x ( T )^3,02292 Untuk data 1

T = 98,6 ⁰F

NTUhitung =1,90482E-08 x ( 98,6 )^3,02292

= 0, 02028

NTUdata − NTUhitung

% Kesalahan = |

NTUdat a

0,018 − 0,020

| × 100%

= | | × 100%

0,018

= 8,6562 %

Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut

Tabel Hubungan antara L/GA dengan NTU dan NTUhitung

T NTU Data NTU Hitung % Kesalahan

98,6 0,0186 0,0202 8,6562

107,6 0,0274 0,0264 3,6575

116,6 0,0379 0,0336 11,2529

125,6 0,0423 0,0421 0,5165

134,6 0,0480 0,0519 8,1988

rata-rata 6,4564

121190017 Nur Fanila

Grafik Hubungan Antara T dengan NTU

0.06 0.05 0.04

0.03 y data

0.02 0.01 0

y hitung Expon. (y hitung)

0 50 100 150

T

Diperoleh grafik hubungan antara NTU dengan ( T ) sebagai berikut :

y = 0,0019e^0,0258x R² = 0,9296

Grafik Hubungan T dengan NTU

NTU

PERTANYAAN DAN JAWABAN 1. Shelina Dewi Rahmawati(121190071)

Manakah media pendingin yang lebih efektif ? air atau udara ? Jawaban :

Lebih efektif menggunakan media pendingin air. Hal ini dapat dibuktikan dengan rumus panas : 𝑄 = 𝑚 × 𝐶𝑝 × 𝑑𝑇 .Dimana Cp air lebih besar dari Cp udara. Hal ini menyebabkan Q (panas yang diserap) oleh air akan lebih besar, sehingga jumlah air yang diperlukan lebih sedikit.

2. Abi Setyo Putro(121190081)

Apa yang menyebabkan Twet dan Tdry tidak sama ? Jawaban :

Karena pada Twet terdapat kapas yang berisi air, dimana suhunya menjadi suhu uap air jenuh. Sedangkan, pada Tdry suhunya sama seperti suhu lingkungan (ambien).

3. Hasna Nimas Tamara(121190115)

Bagaimana pengaruh debit aliran jika dibesarkan maupun dikecilkan pada proses yang terjadi pada cooling tower?

Jawaban :

Jika L nya semakin besar maka NTU juga semakin besar, akan tetapi pada percobaan ini didapatkan hasil apabila semakin besar L didapatkan NTU yang semakin kecil, hal ini dikarenakan besarnya L melebihi desain Cooling Tower sehingga transfer panas tidak maksimal.

4. Apa fungsi dari bahan isian, jenis-jenis bahan isian, dan prinsip kerja bahan isian?

Jawaban :

Bahan isian digunakan untuk memperluas bidang kontak antara air panas

121190017 Nur Fanila

a. Bahan pengisi jenis percikan (splash fill)

Media pengisi splash menciptakan perpindahan panas yang dibutuhkan melalui cipratan air di atas media pengisi menjadi butiran air yang kecil. Luas permukaan butiran air adalah luas permukaan

perpindahan kalor dengan udara.

b. Bahan pengisi jenis film (film fill)

Terdiri dari permukaan plastik tipis dengan jarak yang berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Luas permukaan dari

lembaran pengisi adalah luas perpindahan kalor dengan udara sekitar.

c. Bahan pengisi sumbatan rendah (low-clog film fill)

Bahan pengisi sumbatan rendah dengan ukuran flute yang lebih tinggi, saat ini dikembangkan untuk menangani air yang keruh. Jenis ini merupakan pilihan terbaik untuk air laut karena adanya penghematan daya dan kinerjanya dibandingkan tipe bahan pengisi jenis percikan konvensional.

Prinsip kerja nya air dan udara disemprotkan berlawanan arah, air masuk melalui bagian atas sedangkan udara mengalir melalui bagian bawah. Air akan melapisi permukaan dari bahan isian dan udara akan melewati bahan isian tersebut sehingga terjadi kontak antara air dan udara pada bahan isian.

5. Yoget Sigit Pratama Aji(121190098)

Bagaimana hubungan antara L/Ga dengan nilai NTU?

Jawaban :

Jika L/Ga nya semakin besar maka NTU juga semakin besar, akan tetapi pada percobaan ini didapatkan hasil apabila semakin besar L/Ga didapatkan NTU yang semakin kecil, hal ini dikarenakan besarnya L/Ga melebihi desain Cooling Tower sehingga transfer panas tidak maksimal.

6. Indriana Lestari, S.T.,M.T.

Arah perpindahan massa yang terjadi di cooling tower dari mana ke mana?

Jawaban:

Pada proses di dalam cooling tower terjadi transfer massa atau perpindahan massa dari air ke udara kering.

7. M. Ikang Fauzi

Di dalam cooling tower apakah panas yang terjadi adalah panas sensible atau panas laten?

Jawaban:

Dalam menara pendingin, aliran air panas didinginkan dengan mengubah panas laten dari panas sensibel uap air dengan aliran udara kering pada arus yang berlawanan. Air panas dimasukkan dari atas menara dan dikeluarkan dari bagian dasar menara. Aliran udara mengalir secara counter current terhadap aliran air. Pada bagian atas menara, panas ditransfer dari air panas ke udara, temperatur air lebih tinggi dari pada lapisan antara muka pada film gas-cair (interface) dan temperatur interface biasanya lebih tinggi dari pada temperatur udara. Panas sensibel ini dipindahkan dari air ke udara pada bagian dasar menara, temperatur air dan interface keduanya lebih rendah dari pada udara dengan panas sensibel ditransfer cairan dan udara ke interface dimana diserap sebagai panas laten dalamproses penguapan air

121190017 Nur Fanila