Laporan Tetap CT

8/12/2019 Laporan Tetap CT

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-tetap-ct 1/30

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebanyakan sistem pengkondisian udara dan proses-proses industri

menghasilkan kalor yang harus dibuang dan disipasikan. Secara umum air banyak

digunakan sebagai media penukar kalor untuk membuang kalor dari berbagai

kondensor pesawat pendingin ataupun alat-alat penukar kalor dari proses industri.

Pada masa lampau, hal ini dicapai dengan memanfaatkan pengaliran air dingin

yang kontinu dari sumber-sumber air, melewatkannya pada proses yang

membutuhkan pendinginan, dan kemudian membuangnya kembali sebagai air

keluaran yang panas. Hal ini secara langsung dapat menyebabkan gangguan

ekologi air. Selain itu, semakin berkembangnya kehidupan masyarakat dan sektor

industri mengakibatkan dukungan sumber air semakin terbatas baik secara

kuantitas maupun kualitas.

Air pendingin sangat dibutuhkan sekali sebagai media untuk melakukan

pertukaran panas antara fluida yang panas dan air pendingin air dingin! dalam

industri kimia. "erlangsungnya pertukaran panas tersebut ter#adi didalam suatu

heat exchanger atau yang lebih spesifik disebut dengan cooler . Pertukaran panas

tersebut menyebabkan air dingin mengalami perubahan temperatur dimana

temperatur air pendingin men#adi naik karena disebabkan oleh panas yang dibawa

oleh suatu fluida yang panas diserap oleh air. Air yang mengalami perubahan

temperatur tersebut tidak dapat langsung digunakan kembali sebagai pendingin

dan #uga tak dapat dibuang ke sungai atau ke lingkungan, karena dapatmenyebabkan ter#adi pengaruh terhadap lingkungan yang disebabkan oleh

temperatur air yang dibuang masih sangat tinggi dan tidak memenuhi syarat

Analisa $engenai %ampak &ingkungan A$%A&!.

'ntuk mengatasi itu perlu dilakukan suatu proses pendinginan untuk

menurunkan temperatur air tersebut sehingga dapat digunakan kembali sebagai

pendingin sehingga #uga dapat dibuang ke lingkungan. Proses pendinginan air

tersebut dapat dilakukan didalam suatu tower pendingin yang disebut cooling

1



(

tower . %imana proses pendinginan dapat ter#adi dengan bantuan udara luar serta

alat untuk mempercepat pendinginan tersebut, yang biasa diguanakan dalam

industri kimia adalah kipas fan!. Penggunaan teknologi cooling tower menara

pendingin! dewasa ini dirasakan sangat penting dalam tiap industri dalam rangka

pelaksanaan efisiensi dan konser)asi energi.

Salah satu komponen yang sangat mempengaruhi kiner#a menara

pendingin adalah bahan pengisi atau fill . "ahan pengisi berguna untuk

memfasilitasi perpindahan kalor guna memaksimalkan kontak udara dengan air.

%ewasa ini terus dikembangkan bentuk dan susunan bahan isian yang dapat

memberikan tingkat keefektifan pendinginan yang memadai dengan biaya

produksi rendah. *akta ini mendorong penulis merealisasikan sebuah penelitian

untuk mendapatkan suatu #enis bahan pengisi yang baru, sederhana, dan murah

sehingga dapat mengurangi ketergantungan pada barang import .

$enara pendingin dirancang untuk mendinginkan air panas yang keluar

dari kondesor dan alat penukar panas lainnya, sehingga air tersebut dapat kembali

dimanfaatkan sebagai media pendingin. $ekanisme pendinginan di capai dengan

#alan kotak langsung antara air dengan udara dimana udara akan #enuh dengan air.

$enara pendingin menurunkan suhu aliran air dengan cara mengektrasikan kalor

dari air tersebut dan mengemisikannya ke atmosfir. Konsumsi air dari suatu

sistem menara pendingin hanya sekitar + dibandingkan dengan sistem

pengaliran air sekali lewat yang telah disebutkan di atas, sehingga merupakan

sistem yang paling ekonomis dari segi konser)asi air.

1.2. Tujuan

1. $engetahui cara dan prinsip ker#a cooling tower .

(..$engetahui perhitungan pada cooling tower apparatus.

. $engetahui aplikasi dari cooling tower .

. 'ntuk mengetahui flow rate udara dan temperatur air keluar

1.3. Permasalahan

1. "agaimana pengaruh flow rate udara terhadap temperatur air keluar /

(. "agaimana cara mendapatkan besar la#u pendinginan dan cooling range /



. Apa yang mempengaruhi besarnya la#u perpindahan massa antara air dan

udara/

. Apa sa#a yang mempengaruhi proses pada cooling water /

1.4. Manaat Penel!t!an

1. %apat mengetahui hubungan antara kecepatan udara terhadap approach to wet

bulb dan pressure drop

(. %apat mengaplikasikan hubungan antara flow rate udara terhadap approach to

wet bulb dan pressure drop pada peralatan cooling tower secara lebih efisien.

. %apat menghitung besarnya la#u pendinginan dan cooling range.. %apat memahami prinsip ker#a cooling tower secara lebih rinci.



BAB II

TIN"AUAN PU#TA$A

0eknologi pendingin sudah lama ditemukan dengan teknologi pertama kali

dengan teknologi pendinginan udara. Kemudian teknologi pendinginan air baru

ditemukan sebab dengan pendinginan air pendinginan men#adi lebih konstan.

Pertama teknologi pendinginan air menggunakan sungai, sumur, danau dan kanal.

0api se#ak perluasan industri yang sudah sangat luas banyak industri

berdiri #auh dari sumber air, apalagi suatu industri yang berdiri di negara yang

minim sumber air. %engan semakin pesatnya perkembangan teknologi, maka

untuk mendinginkan air yang telah digunakan pada suatu proses sebelum dibuang

ke lingkungan sekitar, setelah ditemukan suatu teknologi menara pendingin

cooling tower !.

Pada masa-masa yang lalu, teknologi pendingin air mula-mula

menggunakan sungai, danau, laut dan kanal sebagai media persediaan airnya.

%engan kegiatan industri yang masih sangat terbatas sedangkan sumber-sumber

air yang berlimpah-limpah, air dingin dapat digunakan hanya satu kali proses,

lalu dibuang dan kemudian dilupakan. %imana keadaan topografis yaitu uraian

tentang keadaaan tata letak suatu tempat di#adikan salah satu pertimbangan dalam

pemilihan tempat pendirian pabrik disamping adanya sungai, kanal atau kolam

besar, yang dapat digunakan untuk mendinginkan dan mensirkulasikan kembali

air buangan pabrik.

%engan semakin pesatnya perkembangan teknologi, maka untuk

mendinginkan air yang telah digunakan pada suatu proses sebelum dibuang ke

lingkungan sekitar telah ditemukan suatu teknologi menara pendingin cooling

tower).

perasi yang sama dengan yang digunakan untuk melembabkan udara

dapat #uga dilakukan untuk mendinginkan air. Cooling tower adalah suatu alat

yang dipergunakan untuk memindahkan se#umlah panas dari suatu fluida ke fluida

yang lain. Cooling tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya

perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya la#u perpindahan



+

massa yang ter#adi. "esarnya la#u perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah

kontak antara fluida panas dan fluida dingin. %idalam industri kimia, cooling

tower banyak sekali digunakan untuk mendinginkan air, air digunakan sebagai

fluida dingin pada proses dengan udara, sehingga air tersebut dapat dipergunakan

kembali pada proses berikutnya.

Pada operasi cooling tower tersebut bukan hanya panas latent sa#a

diperhatikan , tetapi #uga panas sensibel. "ila ter#adi kontak antara air panas dan

air dingin, maka udara akan mendinginkan air sehingga temperatur udara

meningkat, hal demikian menyebabkan timbulnya panas sensibel dari air sekitar

1+ dari panas sensibel yang berpindah ke menara.

Selama operasi tersebut ada air yang hilang dikarenakan ad air yang

menguap. 'ap air melalui cooling tower dan keluar atmosfer. 'ntuk operasi

normal yang hilang mendekati 2,( dari #umlah )olume air yang disirkulasikan

pada setiap range pendingin 12. Kurang lebih 1 setiap perbedaan temperatur 1(

dalam 1222 btu3lb air yang diuapkan. 'mumnya batasan operasi cooling tower

adalah pada suhu 1(2 o*.0emperatur air keluar biasanya lebih rendah dari 1(2 o*.

Pada saat temperatur air proses melebihi 1(2 o* perlu dilakukan tahapan e)aporasi

dengan menggunakan cooler sehingga tidak ter#adi kontak langsung antar air

panas dan udara dalam proses ini.

0emperatur air terendah yang mungkin didinginkan didalam cooling tower

tergantung pada wet bulb temperatur udara, tetapi ini bukanlah batasan mutlak

karena tekanan uap keluar dan wet bulb temperatur dalam cooling tower disebut

Approach.

2.1. $arakter!st!k A!r Pen%!ng!n

Air pendingin adalah air yang digunakan untuk menyerap panas yang

berlebihan pada reaktor untuk menghasilkan listrik. Karakteristik dari air

pendingin yaitu air tawar yang tahan terhadap radiasi, dan kapasitas panas tinggi.

Air yang digunakan untuk air pendingin yaitu air berat karena mempunyai

kapasitas panas tinggi, tahan radiasi tinggi pada hal ini digunakan pada reaktor

yang menggunakan uranium alam sehingga tampang lintang air kecil. Air laennya

yang digunakan yaitu air bertekanan tinggi dan air biasa.



4

2.2. Masalah &ang #er!ng T!m'ul %alam #!stem A!r Pen%!ng!n (Cooling Water )

1. Korosi

Korosi ter#adi pada akibat pH rendah, Selain pH ada beberapa #enis

mikroorganisme yang menyebabkan korosi seperti nitrifying bacteria dan Sulfate

Reducing Bacteria S5"! yang dapat menghasilkan asam sulfida H(S!. "akteri

ini memiliki kemampuan untuk mengubah ion sufate S ! men#adi asam sulfida

H(S! yang sangat korosif menyerang logam besi, logam lunak. "akteri ini hidup

sebagai anaerobik tanpa udara !. Korosi dapat #uga diartikan sebagai serangan

yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia

dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah

kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bi#ih mineralnya.

(. Kerak

Pembentukan kerak diakibatkan oleh kandungan padatan terlarut dan

material anorganik yang konsentrasinya melampaui limit control . $etode yang

digunakan untuk mencegah ter#adinya pembentukan kerak antara lain 6

a! $engendalikan kerak dengan pH

%alam keadaan asam lemah kira 7 kira pH 4,+ !. Asam sulfat yang paling

sering digunakan untuk ini, memiliki dua efek dengan memelihara pH dalam

daerah yang benar dan mengubah kalsium karbonat, 8ni memperkecil resiko

terbentuknya kerak kalsium karbonat dan membiarkan cycle yang tinggi dari

konsentrasi dalam sistem

b! $engendalikan kerak dengan bleed off

Bleed off pada sirkulasi air cooling terbuka sangat penting untuk

memastikan bahwa air tidak pekat sebagai perbandingan untuk mengurangikelarutan dari garam mineral yang kritis. 9ika kelarutan ini berkurang kerak akan

terbentuk pada penukar panas.

c! $engendalikan kerak dengan bahan kimia penghambat kerak.

Ada cukup banyak #enis bahan kimia penghambat kerak dan umumnya

dari #enis bahan kimia organik, baik #enis polimer maupun #enis non polimer.

Sebagai contoh, dari #enis polimer yang cukup banyak digunakan adalah polimer

dari #enis acrylate: 'ntuk #enis non polimer, phosphonate, ;%0A, polyphospate,

http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrokimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Ekstraksi

http://id.wikipedia.org/wiki/Mineral

http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrokimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Ekstraksi

http://id.wikipedia.org/wiki/Mineral



<

d! $asalah $ikrobiologi

$ikroorganisme #uga mampu membentuk deposit pada sembarangan

permukaan. Hampir semua #asad renik ini men#adi kolektor bagi debu dan kotoran

lainnya. Hal ini dapat menyebabkan efekti)itas ker#a cooling tower men#adi

terganggu. $ikroorganisme yang terdeteksi di dalam air pendingin adalah algae,

fungi3#amur.

e! $asalah Kontaminasi

Keadaan cooling tower yang terbuka dengan udara bebas memungkinkan

organisme renik untuk tumbuh dan berkembang pada sistem, belum lagi kualitas

air make up yang digunakan.

. Pencegah Slime Slime inhibitor !

Slime adalah lendir yang berwarna coklat kehitaman yang menempel di

permukaan pipa. Slime akan mengurangi efek pencegahan korosi dan menurunkan

efisiensi cooling water . Slime disebabkan oleh adanya bakteri mikroorganisme

yang terbentuk dalam cooling water .

'ntuk mencegah bakteri atau mikroorganisme tersebut, diin#eksikan gas

chlorine yang akan mampu membunuh hampir semua mikroorganisme yang ada.

%isamping bakteri, gas chlorine #uga mampu menghilangkan fungi3 #amur, alga

atau ganggang dan lumut. 'tility Plant, P0 P'S58, Page = - 12!.

0u#uan dari cooling tower adalah untuk melestarikan air pendingin dengan

cara mendinginkan air itu dan menggunakannya kembali secara berulang-ulang.

Air hangat yang biasanya berasal dari kondensor atau unit perpindahan kalor

dimasukkan melalui puncak menara dan didistribusikan ke dalam palung-palung

dan melimpah melalui kaskade ke bawah melalui slat grating yang berfungsi

memberikan luas permukaan yang besar untuk kontak udara-air.

"ila >at cair panas dikontakkan dengan gas tak #enuh, sebagian dari >at

cair itu akan menguap dan suhu >at cair akan turun. Penurunan suhu >at cair

demikian biasanya merupakan tu#uan dari berbagai operasi kontak gas dan >at

cair, terutama kontak udara-air. Pendinginan air dalam #umlah besar dilakukan

dalam kolam-kolam semprot spray pond ! atau lebih umum lagi dalam menara-

menara tinggi di mana udara dialirkan dengan #u#utan alamiah natural draft !.





?

%. Regular Packing

Packing #enis ini menguntungkan karena pressure drop yang rendah dan

la#u alir fluida yang makin lebih besar, namun packing #enis ini lebih mahal biaya

instalasinya dari packing yang #enis random. 9enis regular packing 6

a) Rasching ring

b) &ouble spiral ring

c) Section through expanded metal lath packing

2.4. +ungs! ,--l!ng T-er

Cooling tower sebagai alat bantu utilitas! banyak digunakan dalamindustri-industri kimia, dimana cooling tower dapat mengubah air panas men#adi

air dingin yang dapt digunakan kembali dan menyimpan energi yang masuk dan

pada saat yang sama menghilangkan potensi masalah-masalah polusi.

Kemampuan cooling tower dari fungsinya diukur dengan melihat seberapa

dekat alat ini membawa temperatur air dingin ke temperatur wet'bulb dari udara

sekitar, makin rendah temperatur wet'bulb diindikasikan sebagai udara dingin,

kelembaban rendah, atau kombinasi keduanya!, makin dingin air yang dihasilkan

tower . 0emperatur air tidak pernah berada dibawah temperatur udara masuk.

Secara singkat temperatur akhir air akan berbeda beberapa dera#at diatas

temperatur wet'bulb.

2./. Pr!ns!0 0eras! ,--l!ng T-er

Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan

panas sensibel, dimana campuran dua fluida pada temperatur yang berbeda air

dan udara! akan melepaskan panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam dalam kasusu ini adalah air. ;fek

pendinginan ini dicapai dengan merubah sebagian cairan ke dalam uap dengan

melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensibel #uga berperan

ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk,

sehingga udara kan mendinginkan air dan temperaturnya akan meningkat sesuai

dengan #umlah panas sensibel air yang diperolehnya. Selama proses ter#adi

penghilangan air, uap air yang lewat cooling tower akan dilepaskan ke atmosfer.



12

'ntuk kondisi normal, air yang hilang kira-kira 2,( dari )olume total air

yang disirkulasikan untuk setiap 12o range pendinginan dan 1,2 untuk 1(o beda

temperatur dalam area 1222 btu3lb air yang menguap. Prinsip perpindahan panas

yang terlibat dalam yaitu e)aporasi atau penguapan dan kon)eksi. &a#u

peprpindahan panas dari keduanya akan meningkat sebanding dengan peningkatan

luas permukaan kontak udara-air, kecepatan relatif, waktu kontak dan temperatur

differensial.

Sebelum cooling tower diaktifkan, beberapa hal yang harus diperhatikan 6

Sistem distribusinya harus bersih dan lubang-lubangnya harus sudah terpasang.

(ale untuk basin tempat penambahan air beroperasi secara bebas. Cooling #ower

pada prinsipnya adalah se#enis menara isian khusus. "ahan isian biasanya adalah

kayu sipres yang merupakan isian yang paling ekonomis yang mempunyai daya

tahan terhadap aksi gabungan angin dan air. %alam menara itu, sebagian air

menguap ke udara yang lebih dingin. Kedua proses itu mengakibatkan turunnya

suhu air. 'ntuk men#aga keseimbangan air, kita hanya perlu menambahkan air

untuk pengganti air yang hilang karena penguapan dan terbawa angin.

@aya dorong penguapan besarnya sangat mendekati selisih antara tekanan

uap air dan tekanan uapnya apabila air itu diturunkan suhunya sampai suhu

cembul basah. 9elaslah bahwa suhu air tidak dapat diturunkan men#adi lebih

rendah daripada suhu cembul basah udara. %alam prakteknya, selisih antara suhu

air dan suhu cembul basah udara haruslah sedikitnya 2* atau +2*. Selisih suhu ini

dinamakn pendekatan suhu Approach!. Penurunan suhu air dari suhu masuk

sampai suhu keluar disebut #angkauan. 9adi, #ika air didinginkan dari ?+ 2* sampai

=22* dengan mengontakkan pada udara dengan suhu cembul basah <22*,

#angkauannya ialah 1+2 *, sedang pendekatannya adalah 122*.

9ika air pada cooling tower digunakan untuk tu#uan pendinginan proses,

rancangan peralatan pendinginan itu haruslah didasarkan atas suhu maksimum

cooling toweryang diperkirakan. Suhu ini pada gilirannya tidak tergantung pada

suhu cembul basah maksimum pada lokasi itu. %aftar suhu cembul basah

maksimum untuk berbagai tempat di Amerika Serikat dan tempat-tempat lain di

dunia sudah terdapat dalam publikasi.



11

Kehilangan air karena penguapan pada waktu pendinginan pada waktu

pendinginan itu sangat kecil, karena untuk menguapkan 1 lb air diperlukan 1222

"tu, maka 122 lb air harus didinginkan 12 2* untuk memberikan kalor untuk

menguapkan 1 lb air itu. 9adi, untuk mengubah suhu air 122* terdapat rugi

penguapan sebanyak 1. %i samping itu, terdapat pula kehilangan karena semprot

mekanis, yang pada menara yang dirancang dengan baik, hanyalah sebesar 2,(.

Pada kondisi yang disebutkan di atas, rugi total air selama mengalir melewati

pendingin itu hanyalah sekitar 1,<. Pada prinsipnya cooling tower atau menara

pendingin adalah #enis bahan isian yang khusus yaitu kayu sipres yang

mempunyai daya tahan aksi gabungan air dan angin. Pada pendinginan >at cair

lain dengan cara e)aporasi ini, rugi penguapan, walaupun kecil, masih lebih besar

dari rugi dalam air, karena kalor penguapannya lebih kecil

Cooling #ower ini beroperasi menurut prinsip difusi, di mana adanya

perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya la#u perpindahan

massa dan panas yang ter#adi. "esarnya la#u perpindahan massa dan perpindahan

panas dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin,

waktu kontak lamanya!, kecepatan fluida, dan temperatur fluida

Peralatan-peralatan yang digunakan untuk pengolahan atau penyediaan

cooling water adalah6

1. Cooling tower *basin+ "& fan).

(. Pompa cooling water .

. Sistem in#eksi bahan kimia.

Cooling water atau air pendingin adalah suatu media air yang berfungsi

sebagai suatu media air yang berfungsi untuk mengambil panas dari suatu proses

atau e,uipment dengan #alan perpindahan panas heat transfer !.

Cooling water sistem pada garis besarnya dibagi men#adi dua tipe, yaitu6

1. Recirculation #ype.

a! -pen type, yaitu dimana sebagian air setelah mengalami pemanasan akan

diuapkan untuk proses pendinginannya kembali.

b! Close type, yaitu dimana pendingin kembali airnya tanpa penguapan. 0ipe

ini biasanya dipakai untuk internal engine combustion system.



1(

(. -nce #hrough #ype tergantung penggunaannya!.

Cooling water sangat penting gunanya untuk pabrik, karena apabila ada

gangguan cooling water akan menyebabkan ter#adinya pengurangan produksi

atau akan menyebabkan kerusakan alat baik langsung maupun tidak langsung.

leh karena itu cooling water sistem harus dikontrol dengan sebaik-baiknya,

minimal mampu beroperasi tanpa gangguan selama 1-( tahun. Adapun tu#uan

digunakannya cooling water adalah 6

a! Korosi yang ter#adi dalam peralatan dapat dihindari sekecil mungkin.

b! %eposit yang ter#adi didalam peralatan dapat dihindari sekecil mungkin.

c! Pertumbuhan bakteri, #amur, lumut terkendali.

d! $enaikkan rfisiensi alat pendingin.

e! 0idak merusak lingkungan.

"eberapa faktor yang sangat berpengaruh terhadap cooling water adalah

sebagai berikut6

1. ake /p Air Pendingin

Sebagai make up adalah filter water . Hal ini mempunyai pengaruh yang

besar karena filter water membawa beberapa komponen yang dapat

mengakibatkan timbulnya deposit maupun korosif.

(. &ingkungan Sekitar

Karena sebagai media pendingin dari air pendingin di cooling water adalah

udara yang diambil dari sekitarnya, maka tidak lepas dari kotoran atau benda

asing lainnya yang dibawa udara masuk ke sistem air pendingin, akibatnya

terkontaminasi.

. Proses yang terkait

ang dimaksud proses terkait adalah bentuk atau macam fluida yang

didinginkan, Hal ini biasanya ter#adi karena kebocoran dari peralatan. $isalnya

heat exchanger untuk pelumas gas ammoniak atau gas sintesa apabila ter#adi

kebocoran akan mengakibatkan kontaminasi air pendingin.

. "ahan Kimia

Penggunaan bahan kimia melalui in#eksi tidak terkontrol menimbulkan

efek samping, pengaruh ini lebih dominan bilamana #umlahnya semakin besar.



1

2.. Te-r! D!us!

Suatu pristiwa difusi melibatkan peresapan satu fluida lainnya misalnya,

gas udara yang mengandung se#umlah kecil uap aseton yang larut dalam air

sedangkan udara tidak larut dalam air. Seandainya campuran udara-aseton

dimasukkan ke menara dimana air akan mengalir secara kontinu sehingga molekul

aseton melekat ke molekul air. $aka molekul aseton dalam lapisan film udara

menyentuh lapisan film liBuid dan menyerap dengan cepat oleh larutan tersebut

dalam liBuid sehingga konsentrasi aseton dalam lapisan udara lebih kecil

dibandingkan yang terlarut.

2.. Peng-ntr-lan ,--l!ng ater

ang dimaksud dengan cooling water kontrol sistem adalah usaha-usaha

untuk men#aga kualitas dan kuantitas cooling water sesuai dengan parameter

desain yang telah ditetapkan. Kuantitas atau #umlah cooling water ditentukan oleh

kondisi mekanik seperti pompa, opening ale, tekanan yang mempengaruhi flow

cooling water . Sedangkan kualitas cooling water ditentukan oleh chemical

treatment yang dilakukan. Adapun bahan kimia yang diin#eksikan untuk chemical

treatment adalah6

Penerapan yang nyata dari operasi ini adalah dengan cooling tower .

"iasanya cooling tower ini menyerupai kotak kayu, dimana alat ini mengontakkan

air panas sisa dari proses pendingin ke udara sehingga ter#adi proses pendinginan

air. *ungsi kayu yang ada pada bagian cooling tower adalah untuk memperluas

wilayah pertemuan antara air dan udara. Suatu cooling tower biasanya dapat

menekan kebutuhan akan cooling water sebanyak ?= walau ada #uga resiko

terkontaminasi yang disebabkan oleh pen#enuhan air oleh uap air.

Pada cooling tower udara dingin dari atmosfer dilewatkan ke bagian

bawah cooling tower dan ter#adi panas antara air panas dengan udara dingin. "ila

>at cair panas dikontakkan kepada gas tak #enuh, sebagian dari >at cair tersebut

akan menguap dan suhu >at cair men#adi turun. Penggunaan air yang memenuhi

persyaratan dapat mencegah timbulnya masalah-masalah dalam sistem air

pendingin. Pendinginan air dalam #umlah besar dilakukan dalam kolam-kolam

semprot Spray Pond !.



1

Kita telah tahu bahwa tu#uan dari dibuatnya cooling tower atau menara

pendingin adalah untuk mensirkulasikan air pendingin dengan cara mendinginkan

air itu dan menggunakannya kembali secara berulang-ulang. Air panas yang

biasanya berasal dari kondensor atau unit perpindahan panas lainnya dimasukkan

melalui puncak menara top tower ! dan di distribusikan ke dalam plat-plat melalui

metode cascade kebawah dilengkapi dengan slat grating untuk memberikan luas

permukaan yang besar untuk kontak udara dan air.

%alam menara itu sebagian air menguap ke udara dan kalor sensibel

berpindah dari air panas ke udara yang lebih dingin. Kedua proses itulah yang

mengakibatkan turunnya air dingin dan untuk men#aga keseimbangan air dingin

kita hanya perlu menambahkan air untuk menggantikan air yang hilang karena

penguapan atau angin.



1+

BAB III

METDL5I

3.1. Alat %an Bahan

1! Satu unit Cooling 0ower Armfiel yang dilengkapi dengan pemanas.

(! ABuadest

! 'dara bebas sebagai media pendingin!

3.2. Pr-se%ur Per*-'aan

1! Siapkan peralatan cooling tower supaya dapat beroperasi

(! 8si aBuadest ke basin! Hubungkan cooling tower dengan arus listrik, atur debit air yang mengalir

dan D sesuai dengan yang dikehendaki.

! Catat temperatur inlet dan outlet untuk dry bulb dan wet bulb # 1 7 # 4 tekanan

dan presure drop yang ditun#ukan. &akukan pengambilan data sebanyak lima

kali dengan tekanan yang berbeda-beda.

+! Hitung la#u alir udara masing-masing data.

1++



14

BAB I6

HA#IL PEN5AMATAN DAN PE7HITUN5AN

4.1. Has!l Pengamatan

%imana 6

01 E 0emp. dry bulb masuk

0( E 0emp. wet bulb masuk

0 E 0emp. dry bulb kelua

0 E 0emp. wet bulb keluar

0+ E 0emp. air masuk

04 E 0emp. air keluar

9umlah deck E =

9umlah plate per decks E 12

0otal surface area packing E 1,1? m(

Packing density area3)olume! E 112 m-1

Height of packing, E 2,= m

Fater Capacity of System E ,2 liter eGcluding make up tank!

%imensions of column E 1+2 mm G 1+2 mm G 122 mm high

4.2.Perh!tungan

1. Perhitungan Kecepatan 'dara dan Approach to Fet "ulb E 04 7 0(

x E rifice differential mmH(!

@s E %ry mass flowrate kg3s!

%imana 6

D kF!P

gr3s!

$m

H(

0emperatur

01 0( 0 0 0+ 04

2,+

(4 1= 2,(+ (?,1+ ?,+ +,?+ ,=+ ,(+

4 1? 1,(+ (?,4+ =,+ 4,?+ ,=+ (,(+

(2 2,<+ 2,1+ =,++ 4,+ ,=+ (,<+

1,2

(4 (2 1,(+ (?,1+ ?,+ +,?+ ?,=+ ,(+

(1 (,(+ (?,4+ ?,++ (,?+ ?,=+ ,(+

(( ,(+ 2,4+ =,+ +,+ ?,=+ (,<+

14



1<

1(

4+ !..

0 0

# # C !1s

A!

−

−

=

& E water mass flow rate E $.)

CA& E @as heat capacity , water )apor E ,1=< k93 kgoC

H1 dan H( plot dari grafik physchometric chart wet bulb 0( dan 0 93kg!

Air olume flowrate *() 2 1s . (b

Spesifikasi )olumetric udara keluar Ib! dengan menggunakan cara plot

temperature dry bulb keluar 0! dan temperature wet bulb keluar 0! pada

physchomeric chart.

Cross Sectional Area of 3mpty #ower *A) 2 m%

4ecepatan /dara *) 2 (5A

a) Pada 627+8 k9

/ntuk Cooling !oad+ !a:u Alir %; gr5 s

'ntuk rifice %ifferential x! E 1= mmH(

#emperatur wet bulb udara masuk # (! E (?,1+ oC

#emperatur air keluar # 4! E ,(+o

C Approach to wet bulb E ,(+- (?,1+! oC

E ,1oC

Spesifikasi )olumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot 0emperatur

dry bulb udara keluar # ! dan 0emperatur wet bulb keluar # ! pada physcometric

chart, maka diperoleh ( b E 2,? m3kg.

Air mass flowrate m! Eb(

x +1-<2

2?.2

1=1-<,2

+

E 2,2+?? kg3 s

Air olume flowrate ( ! E m ⋅ ( b

E 2,2+?? kg3 s ⋅ 2,? m3 kg

E 2,2+4 m3 s

Cross sectional area of empty tower A! E 2,1+ m⋅

2,1+ mE 2,2((+ m

(



1=

4ecepatan udara E A

(

E2((+,2

2+4-,2

E (,+2( m3s

/ntuk Cooling !oad+ !a:u Alir <; gr5 s

'ntuk rifice %ifferential x! E 1? mmH(


#emperatur air keluar # 4! E (,(+ oC

Approach to wet bulb E (,(+ 7 (?,4+! oC

E (,4 oC



chart, maka diperoleh ( b E 2,? m3 kg.

Air mass flowrate m! E b(

x

+1-<2

2?.2

1?1-<,2

+

E 2,241+ kg3 s


E 2,241+ kg3 s ⋅ 2,? m3 kg

E 2,2+<= m3s

Cross sectional area of empty tower A! E 2,1+ m ⋅ 2,1+ m E 2,2((+ m(

4ecepatan udara E A

(

E2((+,2

2+<=,2 E (,+4= m3 s

/ntuk Cooling !oad+ !a:u Alir =< gr5 s

'ntuk rifice %ifferential x! E (2 mmH(



1?

#emperatur wet bulb udara masuk # (! E 2,1+ oC

#emperatur air keluar # 4! E (,<+

o

CApproach to wet bulb E (,<+ 7 2,1+! oC

E (,4 oC





x +1-<2

2?.2

(21-<,2

+

E 2,241 kg3 s


E 2,241 kg3 s ⋅ 2,? m3 kg

E 2,2+? m3s

Cross sectional area of empty tower A! E 2,1+ m ⋅ 2,1+ m

E 2,2((+ m(

4ecepatan udara E A

(

E2((+,2

2+?-,2

E(,4++ m3 s

b) Pada 62 +7 k9

'ntuk Cooling &oad, &a#u Alir (4 gr3 s



#emperatur air keluar # 4! E ,(+ oC

Approach to wet bulb E ,(+ 7 (?,1+! oC

E +,1 oC



(2





x +1-<2

2?.,2

(21-<2 +

E 2,241 kg3 s


E 2,241 kg3 s ⋅ 2,? m3 kg

E 2,2+? m3s


E 2,2((+ m(

4ecepatan udara E A

(

E2((+2

2+?.2

+

+

E(,4 m3 s

'ntuk Cooling &oad, &a#u Alir gr3 s



#emperatur air keluar # 4! E ,(+ oC

Approach to wet bulb E ,(+ - (?,4+! oC

E ,4o

CSpesifikasi )olumetrik udara keluar dengan menggunakan cara plot 0emperatur


chart, maka diperoleh ( b E2,?+ m3 kg.


x +1-<2

2?-+,2

(11-<2 + E 2,24? kg3 s



(1


E2,24? kg3 s⋅ 2,?+ m

3 kg

E 2,242< m3s


E 2,2((+ m(

4ecepatan udara E A

(

E2((+2

242<2

+

+

E(,4?= m3 s

'ntuk Cooling &oad, &a#u Alir gr3 s

'ntuk rifice %ifferential x! E (( mmH(

#emperatur wet bulb udara masuk # (! E 2,4+ oC

#emperatur air keluar # 4! E (,<+ oC

Approach to wet bulb E (,<+ - 2,4+! oC

E (,1 oC





x +1-<2

2?-,2

((1-<2 +

E 2,2444 kg3 s Air olume flowrate ( ! E m ⋅ ( b

E 2,2444 kg3 s ⋅ 2,? m3 kg

E 2,24( m3s


2 2,2((+ m(

4ecepatan udara E

A

(



((

E2((+2

24(22

+

+

E(,<+4 m3 s

(. Perhitungan &a#u Pendinginan dan Cooling 5ange

!a:u Pendingin 2; 8 # #

6

−

Cooling Range 2 # 8 > # ;

a! Pada D E 2,+ kF

'ntuk E 1= mmH( dan P E (4 g3s

&a#u Pendingin E4+ 00

D

−

E( ) C

k9

°− (+,--=+,..

+,2

EC

k9 °

2.-1,2

Cooling 5ange E 0+ 7 04

E ,=+ 7 ,(+! JCE 11,4 C

'ntuk E 1? mmH( dan P E 4 g3s


D

−

E( ) C

k9

°− (+,-(=+,..

+,2E

C k9

°2-?4,2


E ,=+ 7 (,(+! JC

E 1(,4 C

'ntuk E (2 mmH( dan P E g3s


D

−

E ( ) C

k9

°− <+,-(=+,

+,2



(

EC

k9 °

2.1-,2


E ,=+7 (,<+! JC

E 1(,1 C

b! Pada D E 1,2 kF

'ntuk E (+ mmH( dan P E 12 g3s

&a#u Pendingin E 4+ 00

D

−

E( ) C

k9

°− (+,-.=+,.?

2,1

E 2,241 kF32C


E ?,=+ 7 ,(+! JC

E 1+,4 C

'ntuk E 2 mmH( dan P E (2 g3s


D

−

E ( ) C k9

°− (+,--=+,.?

2,1

EC

k9 °

242(,2


E ?,=+ 7 ,(+! JC E 14,4 C

'ntuk E ( mmH( dan P E 2 g3s


D

−

E( ) C

k9

°− <+,-(=+,.?

2,1E

C k9

°2+=.,2


E ?,=+ 7 (,<+! JC



(

E 1<,1 C

Ta'el 1. Cooling &oad D E 2,+ kF 0ype "-(22 m-1

Iariabel&a#u Alir

B E (4 gr3 s B E 4gr3 s B E gr3 s

-rifice &ifferential x!, mmH( 1=,2 1?,2 (2,2

#emperatur wet bulb keluar # (!,oC

(?,1+ (?,4+ 2,1+

#emperatur air keluar # 4!,oC ,(+ (,(+ (,<+

# ,oC ?,+ =,+ =,++

# ,oC +,?+ 4,?+ 4,+

Approach to wet bulb temperature ,1 (,4 (,4

Spesific olume, m3 kg 2,?22 2,?22 2,?22

Air mass flow rate m!, kg3 s 2,2+?? 2,241+ 2,241

Air olume flow rate ( !, m3 s 2,2+4 2,2+<= 2,2+?

Cross Sectional area of empty tower

A!2,2((+ 2,2((+ 2,2((+

4ecepatan alir udara, m3 s (,+2( (,+4= (,4++

Ta'el 2. Cooling &oad D E 1,2 kF 0ype "-(22 m-1

Iariabel&a#u Alir

B E (4 gr3 s B E gr3 s B E gr3 s

-rifice &ifferential x!, mmH( (2,2 (1,2 ((,2

#emperatur wet bulb keluar # (!,oC

(?,1+ (?,4+ 2,4+

#emperatur air keluar # 4!,oC ,(+ ,(+ (,<+

# ,oC ?,+ ?,++ =,+

# ,oC ,(+ ,(+ (,<+

Approach to wet bulb temperature +,1 ,4 (,1

Spesific olume, m3 kg 2,?22 2,?+2 2,?22

Air mass flow rate m!, kg3 s 2,241 2,24? 2,2444

Air olume flow rate ( !, m3 s 2,2+? 2,242< 2,24(2

Cross Sectional area of empty tower

A!2,2((+ 2,2((+ 2,2((+

4ecepatan alir udara, m3 s (,422 (,4?=2 (,<+42

Ta'el 3. Spesific Iolume dari Humidity Chart! 'dara-Air

0ype "-(22 m-1

6, kF x, mmH( # ,oC # ,

oC Spesific (olume (b!

2,+

1=

1?

?,+

=,+

+,?+

4,?+

2,?2

2,?2



(+

(2 =,++ 4,+ 2,?2

1,2

(2

(1

((

?,+

?,++

=,+

+,?+

,?+

+,+

2,?2

2,?+

2,?2

Ta'el 4. &a#u Pendinginan dan Cooling 5ange 'ntuk 0ipe "-(22 m-1

6 x !a:u Alir /dara # + # 4 Cooling Range !a:u Pendinginan

2,+

1=

1?

(2

(,+2(2

(,+4=2

(,4++

,=+

,=+

,=+

,(+

(,(+

(,<+

11,4

1(,4

1(,1

2,21

2,2?4

2,21

1,2

(2

(1

((

(,422

(,4?=2

(,<+42

?,=+

?,=+

?,=+

,(+

,(+

(,<+

1+,4

14,4

1<,1

2,241

2,242(

2,2+=

BAB 6

PEMBAHA#AN



(4

Pada percobaan ini cooling tower berfungsi untuk menurunkan panas yang

dikandung oleh fluida dengan cara melepaskan panas tersebut ke lingkungan

melalui kontak dengan udara. Semakin besar la#u alir udara maka akan semakin

banyak panas yang dapat dipindahkan dari fluida. perasi Cooling #ower

didasarkan pada prinsip difusi, dimana perubahan temperatur dapat

mengakibatkan besarknya perbedaan la#u perpindahan massa yang ter#adi. Pada

percobaan Cooling #ower Apparatus berdasarkan cara pemakaian alat bantu

digunakan $an $orced'&raft alat bantu di bagian bawah tower!. "eda antara

induced'draft dan forced'draft yaitu pada induced'draft biayanya biasanya lebih

murah tetapi memiliki efisiensi yang tidak begitu baik disbanding dengan forced'

draft. Packing dalam cooling tower apparatus digunakan Packing yang tidak

terlalu rapat agar pressure drop Lp! yaitu untuk memperluas kontak air dan

udara.

Pada percobaan ini menggunakan arah aliran udara masuk Counter

Current $low, sedangkan pasa proses Counter Current $low aliran udara masuk

terbuka seluruhnya. 9adi, pada Counter Current $low kemungkinan ter#asinya

kontak antara air dan udara lebih lama. Air yang keluar tidak boleh lebid dari

+oC, karena #ika lebih dari susu tersebut maka air air akan bersifat korosi. Ada

beberapa batasan yang harus diperhatikan dlam perawatan air sebelum masuk ke

dalam cooling tower, yaitu pH di#aga normal yaitu antara 4-< #ika pH lebih tinggi

dari keadaan normal akan mengakibatkan penambahan lignin pada penganganan

wood fiber, inhibitasi kotrosi dipilih berdasarkan pada adanya serar-serat kimia

dan penambahan >at anti alga dan #amur untuk men#aga keadaan >at kimiatersebut. Ada chemical inhibitor yaitu klorin, pH ad#uster, biologist yang

mengganggu #alannya proses pengaliran air, pressure drop Lp! mempunyai

ketentuan yaitu Lp tidak boleh lebih dari 12 psia dan tidak kurang dari 1 psia.

*ungsi dari drop arrester untuk menahan air sebelum air masuk ke packing. Pada

saat melakukan percoaan pompa tidak dapat ber#alan sebagaimana mestinya maka

alat tidak dapat beker#a. Pada bagian fan blower terdapat damper yang berfungsi(4



(<

sebagai penutup fan, berupa lempengan. "ila damper terbuka maka aliran udara

pada atas menara tekanannya besar dan sebaliknya.Prinsip operasi cooling tower yaitu berdasarkan pada penguapan dan

perubahan proses sensible, dimana campuran dua aliran fluida pada temperature

yang berbeda air dan udara! dakan melepaskan panas laten penguapan yang

menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam kasus ini adalah

air. ;fek pendinginan ini dicapai dengan mengubah sebagian cairan kedalam

keadaan uap dengan melepaskan panas laten penguapan. Selain itu, panas sensible

#uga berperan ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin

yang masuk. Sehingga udara akan mendinginkan air dan temperaturnya

meningkat sesuai dengan #umlah panas sensible air yang diperoleh. Pada

kenyataannya panas laten penguapan tidak beker#a, melainkan hanya panas

sensible sa#a. "ila temperatunya wet bulb meningkat, maka air akan semakin

dingin. Semakin besar la#u alir udara maka akan semakin banyak panas yang

dapat dipindahkan dari fluida. Sirip-sirip yang terdapat pada cooling tower

berguna untuk memperbesar area kontak antara air dan udara sehingga suhu dari

fluida #uga dapat cepat turun. Secara teoritis, semakin tinggi cooling tower maka

panas yang akan dilepaskan akan semakin besar temperaturnya fluida yang

keluar akan semakin kecil!. Hal ini merupakan akibat dari lamanya waktu kontak

antara air dan udara. %ari hasil perhitungan diperoleh bahwa penurunan

temperatur berbanding lurus dengan kecepatan udara yang masuk. Hasil

pengamatan ini sesuai dengan rumus yang digunakan, dimana dari rumus yang

digunakan pada pengolahan data terlihat bahwa kecepatan udara berbanding lurus

dengan )olume flowrate udara I!.

0emperatur dry bulb udara # ! yang keluar dan temperatur wet bulb # !

udara yang keluar dapat digunakan untuk menentukan spesific )olume udara

keluar dengan menggunakan pshychometric chart yang digunakan, hasil dari

pengamatan yang dilakukan menun#ukkan bahwa semakin kecil # dan # maka

spesific )olume udara keluar yang diperoleh #uga semakin kecil.

BAB 6I

$E#IMPULAN DAN #A7AN



(=

.1.$es!m0ulan

1. "esarnya la#u perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara

air dan udara.

(. Semakin besar cooling load, la#u alir udara dan kecepatan udara maka akan

berpengaruh terhadap approach to wet bulb.

. perasi cooling tower didasarkan pada prinsip difusi, dimana perubahan

temperatur dapat mengakibatkan besarnya perbedaan la#u perpindahan massa

yang ter#adi.

. Semakin cepat aliran udara maka semakin besar pula penurunan temperatur.+. *an berfungsi untuk membantu penurunan temperatur fluida.

.2.#aran

1. Sebelum memulai percobaan peralatan yang akan digunakan sebaiknya

dibersihkan terlebih dahulu

(. Penggunaan la#u alir udara harus disesuaikan dengan kebutuhan pendinginan

agar kehilangan air dapat dikontrol.

. %alam penggunaan pompa supaya diatur debit alir airnya.

DA+TA7 PU#TA$A(=



(?

0reyyball, 5.;,1?=<, ass #ransfer -peration, rd edition, $c @raw Hill "ook

Company, Mew ork.

Perry, 5obert H dan %on @reen, CH. 1?=. Perry?s Chemical 3ngineers?

0andbook. ;disi Keenam. 'SA6 $c@raw-Hill.

Farren &, $cCabe, 9ulian C. Smith and Peter Harriot. 1??. -perasi #eknik

4imia. Penerbit ;rlangga. 9akarta.

Micholas P and Paul M. 1?=. Cooling #ower Selection &esign and Practice.

$ichinger, 'SA6 AMM Arbor Science.

LAP7AN TETAP(?



2

LAB7AT7IUM UNIT PE7A#I

,LIN5 TE7

&;H6

K;&$PK

1. ;IAM C;&8M; P'5"A 21112214

(. S;P058 58AS0'08 211122

. HA%8 SA$H'%8 211122=

MA$A AS8S0;M6

1. $uhammad 8Bbal

(. Agus Chandra

. Ste)anie

"U7U#AN TE$NI$ $IMIA +A$ULTA# TE$NI$

UNI6E7#ITA# #7II"A8A

2914

Laporan Tetap CT

Documents