LAPORAN TETAP PRAKTIKUM LABORATORIUM UNIT OPERASI

COOLING TOWER

Asisten: Disusun Oleh : Dewi Angelina (03091003010)

Afni Adhiyanti (03091003020) Nancy Monica (03091003027)

M Aldi Riyando (03091003033) Rizky Siswi N (03091003054)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDRALAYA 2012

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dalam industri kimia, air pendingin sangat dibutuhkan sekali sebagai media untuk melakukan pertukaran panas antara fluida yang panas dengan air pendingin (air dingin), berlangsungnya pertukaran panas tersebut terjadi didalam suatu heat exchanger atau yang lebih spesifik disebut dengan cooler. Terjadi pertukaran panas tersebut menyebabkan air dingin mengalami perubahan temperatur, dimana temperatur air pendingin menjadi 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 juga tidak dapat dibuang ke sungai atau ke lingkungan. Karena dapat menyebabkan terjadi pengaruh terhadap lingkungan yang disebabkan oleh temperatur air yang dibuang masih sangat tinggi dan tidak memenuhi syarat Aman Dampak Lingkungan (AMDAL). Untuk itu perlu dilakukan suatu proses pendinginan untuk menurunkan temperatur air tersebut sehingga dapat dipergunakan kembali sebagai pendingin atau dibuang ke lingkungan. 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 di 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 konservasi energi. Oleh karena itu pemahaman tentang prinsip kerja atau operasi cooling tower sangat diperlukan. Teknologi pendingin air mula-mula menggunakan sungai, danau, laut dan kanal sebagai media persediaan airnya. Dengan 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. Dimana keadaan topografis yaitu uraian tentang keadaan tata letak suatu tempat dijadikan salah satu pertimbangan dalam pemilihan tempat pendirian pabrik disamping adanya sungai, kanal, danau atau kolam yang besar, yang dapat digunakan untuk mendinginkan dan mensirkulasikan kembali air buangan pabrik Didalam 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 saja yang diperhatikan, tetapi juga panas sensible. Bila terjadi kontak antara air panas dan air dingin, maka udara akan mendinginkan air sehingga temperatur udara meningkat. Tujuan 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. 1.2 Tujuan 1) Untuk mengetahui cara dan prinsip kerja Cooling Tower. 2) Untuk mengetahui perhitubngan pada Cooling Tower Apparatus. 3) Untuk mengetahui aplikasi dari Cooling Tower. 1.3 Permasalahn 1) Apa pengaruh kecepatan udara dengan preasure drop melalui packing? 2) Apa pengaruh dari kecepatan udara dengan wet bulb? 3) Apa pengaruh flow rate udara dengan temperature udara keluar? 1.4 Hipotesa 1) Kecepatan udara yang semakin besar maka akan memperbesar dari preasure drop melalui packing 2) kecepatan udara yang semakin besar akan memperkecil approach to wet bulb

3) Flow rate yang semakin besar akan membuat temperatur udara yang keluar akan semakain tinggi 1.5 Manfaat 1) Untuk mengetahui devinisi dari cooling tower 2) Untuk mengetahui proses kerja dri cooling tower 3) Untuk mengetahui jenis jenis dari cooling tower 4) Untuk mengetahui manfaat cooling tower di dunia industry kimia

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Teknologi pendingin air mula-mula menggunakan sungai, danau, laut, dan kanal sebagai media persediaan airnya. Dengan kegiatan industri yang masih sangat terbatas sedangkan sumber-sumber air yang berlimpah-limpah, air dingin hanya satu kali proses, lalu dibuang dan kemudian dilupakan. Dimana keadaan topografis yaitu uraian tentang keadaan tata letak suatu tempat dijadikan salah satu pertimbangan dalam pemilihan tempat pendirian pabrik disamping adanya sungai, kanal, danau, atau kolam besar yang dapat digunakan untuk mendinginkan dan mensirkulasikan kembali air buangan pabrik. Dengan semakin pesatnya teknologi, maka untuk mendinginkan air yang telah digunakan pada suatu proses sebelum dibuang ke lingkungan sekitar telah ditemukan suatu teknologi menara pendingin (cooling tower). 2.1 Terminologi Cooling Tower adalah suatu tower atau bangunan sirkulasi udara atmospherics secara langsung atau tidak langsung kontak dengan hot water dan kemudian menjadi cold water yang diharapkan. Dengan kata lain, Cooling Tower adalah alat yang digunakan untuk memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain. 2.2 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. 2.3 Peranan Cooling Tower Pada industri kimia, cooling tower banyak digunakan untuk mendinginkan air, dimana proses pendinginan dapat terjadi dengan bantuan udara luar serta alat untuk mempercepat pendinginan tersebut yang dalam hal ini adalah kipas (fan).

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 bias digunakan sebagai penghilang panas dalam proses thermodynamics konvensional seperti pendinginan atau generasi tenaga steam atau biasa digunakan dalam berbagai proses dimana air digunakan untuk penukar panas dan ini baik atau diinginkan untuk membuat penolak panas pada udara atmospherics. Air bekerja sebagai sebagai fluida penukar panas, menghilangkan panas ke udara atmospherics kemudian didinginkan dan disirkulasi pada system untuk menghasilkan operasi 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 wetbulbnya. Idealnya, temperatur wet-bulb harus lebih rendah dari temperatur teoritis dimana air dapat didinginkan. Air pendingin (cooling water) yang dihasilkan dari cooling tower digunakan untuk mendinginkan peralatan pada proses industri kimia, keuntungannya antara lain adalah : 1) Kemungkinan terjadinya korosi pada alat sekecil mungkin dapat dihindari 2) Terjadinya deposit pada peralatan dapat dihindari 3) Dapat mengendalikan pertumbuhan bakteri, jamur, dan lumut pada peralatan 4) Menaikkan effisiensi alat pendingin 5) Tidak merusak lingkungan 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 menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam masalah ini air. Efek pendinginan ini dicapai 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 akan mendinginkan 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. Para ahli yang berpengalaman dalam mendesain Cooling Tower biasanya menggunakan metode Chart / Grafik yang data datanya didapat dari pengalaman di lapangan. Apabila belum berpengalaman maka dibutuhkan preliminary desain dalam hal estimasi size tower, cost, mechanical equipment. 2.4 Jenis-jenis Cooling Tower Tipe utama Cooling Tower, terdiri dari 1) Recirculation Type. a) Open type Dimana sebagian air setelah mengalami pemanasan akan diuapkan untuk proses pendinginannya kembali. Pada sistem pendinganan jenis ini air tidak langsung dibuang, melainkan dipergunakan kembali setelah didinginkan melalui menara pendingin. Kebutuhan akan make-up water juga akan berkurang jika dibandingkan dengan sistem sekali pakai. Keuntungan: 1) Kebutuhan make-up water berkurang 2) Jumlah bahan kimia yang dibuang berkurang 3) Kontrol terhadap bahan kimia yang diperguanakn juga lebih mudah

Kerugian: 1) Modal awal besar 2) Membutuhkan biaya operasional 3) Perbedaan antara suhu panas dan dingin besar b) Close type Dimana pendingin kembali airnya tanpa penguapan. Type ini biasanya dipakai untuk internal engine combustion system. Pada sistem pendingin jenis ini air dalam jumlah tertentu tersirkulasi dalam rangkaian tertutup. Make-up yang digunakan hanyalah sejumlah air yang hilang dari kebocoran sistem. Pendinginan biasanya dilakukan dengan menggunakan perpindahan panas pada Heat Exchanger. Keuntungan: 1) Bahan kimia yang diperlukan untuk pengolahannya hanya sedikit 2) Dapat mengurangi air make-up yang berkualitas tinggi secara ekonomis, oleh sebab itu mengurangi kecenderungan pembentukan kerak 3) Mengurangi jumlah air make-up 4) Lebih tahan terhadap pertumbuhan mikrobiologi Kerugian: 1) Ekonomis hanya bagi sistem pendingin kecil 2) Memerlukan sistem air pendingin lainnya 3) Memerlukan modal awal untuk memasang HE lain

2) Once Through Type (tergantung penggunaannya) Sirkulasi air yang digunakan hanya satu kali proses saja. Pada sistem pendingin jenis ini, air hanya dialirkan ke sistem pertukaran panas (heat exchanger) dan kemudian langsung dibuang. Keuntungan: 1) Modal awal rendah 2) Biaya operasional rendah 3) Perbedaan suhu antara air panas dan air dingin rendah Kerugian: 1) Membuang panas ke lingkungan 2) Sukar mengendalikan pemakaian bahan kimia 3) Pembuangan limbah bahan kimia ke lingkungan tidak terkontrol Selain itu, tipe - tipe dasar Cooling Tower secara garis besar dapat pula 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 : a) Atmospheric Cooling Tower

b) Natural Draft Cooling Tower c) Mechanical Draft Cooling Tower 1) Forced Draft 2) Counter Current Induced Draft 3) Cross Flow Induced Draft 4) 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 :

a) Air Cooled Condenser b) Air Cooled Heat Exchanger c) Cooling Air flow 3) Wet Dry Cooling Tower Gabungan dari dua tipe dasar diatas dengan dua proses pendinginan yang digunakan secara pararel atau terpisah Selain pembagian cooling tower secara garis besar diatas, cooling tower dapat dibagi berdasarkan : 1) Berdasarkan arah aliran udara masuk a) Cross flow, udara mengalir secara horizontal, melewati jatuhnya air.

b) Counter current flow, udara mengalir secara vertikal, melawan jatuhnya air.

2) Berdasarkan cara pemakaian alat bantu seperti fan atau blower a) Induced draft, alat bantu berada di bagian puncak tower.

b) Force draft, alat bantu berada di bagian bawah tower.

3) Berdasarkan kondisi aliran udara bebas tanpa alat bantu a) 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.

Hot Water

Air

Basin

Cold Water

Atmospheric Cooling Tower

b) natural draft, udara mengalir dalam udara pendingin dari tower namun kondisi udara belum tentu atmospheric.

4) Berdasarkan bentuknya a) Rectilinier

b) Round Mechanical Draft

5) Berdasarkan perpindahan panas a) .Evaporatif b) Dry Tower c) Plumeabatement d) Water Conservation 2.5 Evaporasi Cooling Tower Pada evaporasi cooling tower (ECT ) ,panas yang dibuang berada pada keadaan atm dibawa oleh sirkulasi cooling water dan terjadi kontak dengan udara, Pendinginan lebih baik dari evaporasi karena sedikit porsi atau bagian air yang yang dapat menyebabkan perpindahan panas (PP) dari air ke udara , air dipanaskan dalam kondensor steam kemudian di pompa untuk didistribusi ke tower bagian atas. Dan air yang dijatuhkan dengan grafitasi dengan aliran fill tower sebagai aliran udara pada seksi fill. Kesimpulannya dalam cooling dari air pada ambient wet bulb Temperatur dan perpindahan panas laten ke udara, yang terjadi pada keadaan saturasi. Proses Pendinginan: Pada proses evaporasi , air panas dibawa masuk dan langsung kontak dengan air pendingin. Ketika air masuk cooling tower , yang mengandung kelembaban yang biasanya di bawah saturasi yang muncul tiba tiba pada temperatur tinggi dan dengan

kandungan kelembaban atau mendekati saturasi . Pendinginan secara evaporasi terjadi ketika air yang masuk saturated karena seperti temperatur air yang meningkat dalam proses panas sensible absorbsi air, juga peningkatan kapasitas air yang dibawa dan evaporasi dilanjutkan .Perhitungan proses evaporasi antara 65% - 75% dari total transfer panas, sisanya ditransfer pada proses transfer panas sensible. Wet bulb temperatur dari udara yang masuk adalah pembatas teoritas dari pendinginan. Pendinginan air dari 5-20 oF ( - 15 6,7oC ) diatas wet-bulb temperatur yang disarankan jumlah air evaporasi relatif kecil . Mendekati 1000 Btu ( loss Kj ) digunakan untuk mengevaporasi 1 lb ( 0,45 Kg ) air pada operasi temperatur 0,75 % dari air sirkulasi untuk 100F ( 60C ) pendinginan ,digunakan dalam perhitungan dari pendinginan kombinasi evaporasi dengan proses transfer panas sensible. Kehilangan mungkin 0,01 0,05 % dari aliran air ke tower dan harus ditambah kehilangan air dari evaporasi dan dari blow down untuk perhitungan dari air yang hilang dalam sistem kuantitas blow down berfungsi untuk qualitas make up water . tapi bisa juga ditentukan pengaturan pembuangannya qualitas biasanya ditunjukkan pada bagian dimana konsentrasi solid terlarut yang diperbolehkan dalam sirkulasi cooling tower dan bervariasi dari 2-6 konsentrasi yang mempertimbangkan pada kandungan solid terlarut dari make up cooling water. Dari ketiga tipe dari cooling tower , evaporative tower sebagai tempat panas mempunyai termal efisiensi yang paling besar tapi konsumsi airnya paling banyak dan mempunyai visible vapor plume yang besar ketika modul mechanical draft cooling tower disusun dalam sebuah jajaran , dapat terjadi ground fogging. Ini bisa diperkecil dengan menggunakan natural draft tower dan dapat direduksi dengan modularized mechanical draft tower ketika disusun dalam circular fashion. 2.6 Non Evaporative Cooling Tower Nonevaporative cooling tower dapat diklasifikasikan menjadi : 1) Air Cooled Condensers Air cooled condensers digunakan sebagai air cooled steam surface condenser untuk mentransfer panas yang ditolak dari cycle ke atmospheric cooling air.

2) Air Cooled Heat Exchanger Air cooled heat exchanger digunakan sebagai air cooled heat exchanger dimana panas ditransfer dari air cooled condensers atau dari air cooled heat exchanger dengan konveksi sebagai panas sensible. 3) Cooling Airflow Cooling airflow dibagi menjadi dua tipe, yaitu : a) Tipe direct condencing

b) Tipe Heat Exchanger Proses : Pada proses nonevaporasi, air panas dipisahkan dari udara dingin dengan means of thin metals walls, biasanya tubenya circular cross section tapi kadang elliptical cross section. Karena laju transfer panas yang rendah dari permukaan pada udara pada tekanan atm, dibuat sisi udara dengan permukaan yang panjang dengan fin dalam beragam geometri. Perpindahan panas pada permukaan biasanya melewati dua atau lebih dalam sisi air dan single pass, crossflow dalam sisi udara. Perpindahan panas sensible melewati tube dan dari permukaan yang panjang responsible untuk semua panas yang diberikan oleh air dan akan diabsorb oleh udara pendingin. Temperatur air turun dan temperatur udara meningkat. Nonevaporative cooling tower dapat digunakan sebagai air-cooled vapor condenser dan biasanya dikerjakan seperti condensing steam. Steam dikondensat di dalam tube pada temperatur konstan, memberikan panas vaporisasi latent untuk udara pendingin yang kemudian akan menaikkan temperatur. Limit teoritis untuk pendinginan adalah temperatur udara masuk. Dry cooling tower(nonevaporasi) menggunakan heat exchanger dengan permukaan yang panjang untuk panas yang ditolak ke atmosfer dengan fluida sirkulasi juga dengan air dan steam di dalam tube. Aliran udara ambient diatas tube luar dan permukaan yang panjang meningkatkan transfer panas konveksi sebagai hasil dari peningkatan kontak area. Ada dua dasar sistem pendinginaan, yaitu :

1) Sistem Langsung, Steam dari turbin tekanan rendah dalam aliran pipa ke heat exchanger dan didinginkan dengan udara pendingin. Desain ini menghilangkan intermediate loop dan heat exchanger tambahan dengan hasil yang tersimpan dalam thermal resistance dan capital cost. Densitas steam pada kondisi vacum dari exhaust turbin sangat rendah, walaupun memerlukan saluran besar untuk transport steam. 2) Sistem Tak Langsung Pada sistem ini intermediate loop digunakan untuk menghindarikan transport steam dalam saliran besar. Sistem ini mempunyai dua desain yang ditunjukkan pada lampiran 5. a) Sisten Heller (figure 3.a) menggunakan direct contact condenser untuk

mengkondensasi steam yang meninggalkan turbine dengan mencampurkannya dengan cooling water yang disirkulasi melalui cooling tower. b) Sebuah surface condenser (figure 3.b) digunakan untuk memisahlkan cycle

steam dari cooling tower loop. Turbin steam dikondensasi dengan cooling tower didalam surface condenser dan air yang di sirkulasi didinginkan dengan udara dengan cooling coils. Sistem Heller menghilangkan thermal resistance dari kondisi batas yang memisahkan siklus fluida dari surface condenser, terutama untuk kondenser yang lebih kecil dan tidak terlalu mahal. Meskipun sisitem Heller memerlukan cooling water dengan kualitas tinggi karena cooling water digunakan untuk boiler feed water. Ini merupakan kerugian karena flowrate cooling water lebih besar dari flowrate feed water yang artinya perlu banyak air dengan kualitas tinggi untuk pendingin. Untuk desain, seksi perpindahan panas dikonstruksi sebagai gabungan tube, dengan finned tube yang disusun 2 atau 5 rows. Tube dalam gabungan paralel dengan yang lainnya lalu diatur. Untuk setiap seksi digunakan dua headers yang masingmasing dijaga oleh tube end. Headers bisa pipa atau box-shaped cross section dan biasanya terbuat dari steel. Gabungannya dijaga dalam open metal frame.

Pemasangan gabungan tube bisa disusun dalam bentuk V dengan masingmasing tube horizontal atau melereng atau dalam bentuk A dengan susunan tube yang sama. Susunan A yang sama bisa digunakan dengan gabungan tube yang vertikal. Umumnya, tube yang melereng (inclined tube) lebih pendek dari tube horizontal. Susunan inclined tube cocok untuk condencing vapor dan tube horizontal sangat cocok untuk desain heat exchanger.Bentuk A biasanya digunakan dengan forced draft airflow dan bentuk V untuk induced draft airflow. Untuk natural draft nonevaporative cooling tower tidak ada perbedaan pembuatan susunan bentuk A atau V. Gabungan disusun dalam suatu deck diatas lingkaran terbuka pada bagian bawah tower. Prinsip yang sama digunakan dalam countercurrent flow natural draft evaporative cooling tower. Untuk mendesain nonevaporative cooling tower yang baik antara suhu 25 35 F (14-20 C) dari temperatur udara masuk atau steam condense pada perbedaan temperatur yang sama dengan meninjau udara yang masuk. 2.7 Wet-Dry Cooling Tower Evaporative-nonevaporative cooling towers menggabungkan keuntungan dari sistem evaporative(wet) dan nonevaporative (dry) cooling towers. Nonevaporative tower melakukan pendinginan dalam waktu lama dengan hampir tanpa

mengkonsumsi air selama periode dari temperatur ambient

yang tinggi,

nonevaporative cooling digabungkan dengan evaporative cooling. Kemungkinan ada macam-macam konfigurasi pemisahan wet dan dry tower. Gabungan dengan paralel atau seri yang alirannya melewati seksi dry dan wet. Lampiran 5 (fig.5) menggambarkan konfigurasi dimana aliran udara dalam paralel dan air dalam seri. Proses : Dengan menggabungkan proses evaporative dan nonevaporative, kapasitas panas absorbsi dari sistem dibagi antara dua tipe dari cooling towers yang diseleksi dari proporsi dan biasanya disusun jadi penyesuaian untuk mencocokkan operasi dari limit dua sistem, evaporative dan nonevaporative dikombinasikan dalam sebuah unit dengan susunan aliran pertama air yang akan didinginkan melewati seksi

nonevaporative cooling yang mempunyai kesamaan dengan dengan seksi gabungan tube yang digunakan pada tipe nonevaporative heat exchanger. Pertama air panas melewati heat exchanger yang langsung diatas seksi evaporative cooling. Air meninggalkan aliran seksi nonevaporative dengan gaya gravitasi diatas seksi evaporative. Cooling air dibagi menjadi dua aliran paralel, yaitu aliran yang melewati seksi nonevaporative dan aliran yang melewati seksi evaporative ke common plenum chamber menuju induced draft fans. Ada dua aliran airflow yang dikombinasikan dan keluaran menaikkan atmosfer dengan kipas. Kebanyakan yang menarik dari aplikasi dari wet-dry cooling tower adalah membuat seimbang vapor plume suppression dan estetic dari siluet yang rendah dalam membandingkan dengan natural draft evaporative cooling tower. Cooling towers ini digunakan untuk mengambil keuntungan dari temperatur heat sink yang rendah yang dapat dicapai dari evaporative cooling ketika ketersediaan air supply cukup. 2.8 Packing Pengisian packing harus memenuhi karakteristik sebagai berikut : 1) Permukaan interfacial antara fluida yang akan didinginkan dengan fluida yang mendinginkan besar. 2) Memiliki karakteristik aliran fluida yang diinginkan, pada packing harus terjadi pertukaran volume fluida yang besar melalui cross section tower yang kecil tanpa loading atau fleeding dan pressure drop yang rendah untuk gas. 3) Zat inert fluida dapat diproses secara kimia. 4) Mempunyai kekuatan structural sehingga mudah dalam penangan dan instalasi. 5) Biayanya relatif murah Terdapat dua cara pengisian packing, yaitu : 1) Random Packing Sewaktu instalasi packing dijatuhkan atau ditempatkan kedalam menara secara acak dimana menara diisi dengan air untuk mengurangi kecepatan jatuhan. Jenis random packing yang sering digunakan adalah :

a) Rasching ring b) Leesing ring c) Partition ring d) Berl saddle e) Intalox saddle f) Tellrate g) Pall ring or Flex ring 2) Regular Packing Packing jenis ini menguntungkan karena pressure drop yang rendah dan laju alir fluida yang lebih besar. Jenis-jenis packing regular, yaitu : a) Rasching ring b) Double spiral ring c) Section through expanded metal lath packing d) Wood grids. 2.9 Operation dan Maintance 2.9.1 Evaporation Loss Water evaporation rate ditentukan oleh laju perpindahan sensible heat dari water dan evaporation loss dapat diestimasi 0,1 % dari circulating water flow. 2.9.2 Drift Loss Cooling Tower drift loss adalah kandungan liquid water droplet terikut dengan udara keluar tower. Drift adalah air yang naik ke atas (terdorong ke atas) pada tower discharge vapor. Drift loss adalah fungsi dari Drift eliminator design, yang jenisnya bervariasi antara 0,1 dan 0,2 persen dari air yang di supply ke tower. Cooling tower sekarang ini dilengkapi dengan drift eliminator sehingga drift lossnya kurang dari 0,1 % dari water circulation rate. 2.9.3 Blow Down Cooling Tower blowdown merupakan bagian dari ciculating water yang dikeluarkan dari system untuk mencegah terjadinya scaling akibat solid. Blowdown (meguras) mengurangi bagian dari sirkulasi air terkonsentrasi terhadap proses

evaporasi untuk menurunkan konsentrasi system solid. Jumlah blowdown dapat dihitung berdasarkan jumlah siklus dari konsentrasi yang dibutuhkan untuk membatasi scale formation. Siklus konsentrasi adalah rasio dari dissolved solid pada air resirkulasi untuk memisahkan atau melarutkan solid dalam make uap water. Kuantitas blowdown yang dibutuhkan ditentukan dari : Cycles of concentration = (We + Wb) / Wb Atau Wb = We / (cycles 1)

Cycle of concentration terlibat dengan operasi cooling tower normalnya pada range 3 4 cycles. Di bawah 3 cycles of concentration, kuantitas excessive blowdown terpenuhi dan penambahan asam untuk membatasi scale formation harus dipertimbangkan. Blow down ditentukan dari material balance yaitu,b e d r 1

b : blow down rate (gal/min) e : evaporation loss rate (gal/min) r : ratio of solid in blowdown terhadap solid in make up d : drift loss (gal/min) 2.9.4 Make Up Water Rate Make Up requirements untuk cooling tower terdiri dari penjumlahan evaporation loss, drift loss dan blow down. Make up rate dapat dihitung :

M b e d atau

M

r e r 1

M : Make up rate (gal/min) Maka dari itu : Wm = We + Wd + Wb

dimana : Wm = Water Make-Up Wd = Water Driftloss Wb = Water blowdown Evaporation loss dapat ditentukan dengan persamaan berikut : We = 0,00085 Wc (T1 T2) Dimana : Wc 2.9.5 Fan Horse Power Dalam mengevaluasi cooling tower dan biaya operasinya, perlengkapan fan horse power dapat menjadi factor yang signifikan. Banyak jumlah udara yang disirkulasikan melalui cooling tower dengan kecepatan 10,2 m/s (2000 ft/min maximum untuk menurunkan draft tower). Jumlah fan air flow tergantung pada faktor desain tower, termasuk type fill, konfigurasi tower dan kondisi thermal. Output efektif fan merupakan static air force (SAHP) didapat dari persamaan sebagai berikut : Static = dimana : Q = Volume udara (ft3/min) hs = Static head di dalam air d = densitas air pada temperatur ambient, lb/ft3 2.9.6 Pumping Horse Power Faktor lain yang penting dalam analisa seleksi cooling tower, khususnya dalam ukuran menengah dan besar, bagian dari pump horse power secara langsung merupakan bagian dari cooling tower. Type counter flow dari tower dengan spray nozzles akan memiliki pumping head sama dengan static lift plus nozzle pressureQhs d 33 .000 12

= Sirkulasi Water flow (gal/min pada tower inlet)

T1 T 2 = Temperatur air-masuk dikurang temperatur air-keluar, oF.

loss. Type cross flow dari tower dengan aliran gravity memungkinkan pumping head sama dengan static lift , maka reducing horse power adalah :Pump bhp gal/min( h t ) 3960 (pump efficiency )

dimana : ht = total head, ft 2.9.7 Fogging dan Plume Abatement Fenomena yang muncul dalam operasi cooling tower adalah fogging (pengkabutan), yang menghasilkan visible plume (bulu-bulu yang kelihatan) dan memungkinkan icing hazard. Hasil dari fogging dari mixing warm, tower pada highly saturated mengeluarkan udara dengan cooler ambient air yang mengurangi kapasitas untuk mengabsorbsi moisture sebagai uap. 2.9.8 Manajemen Energi Penekanan sekarang pada manajemen energi, cooling tower tidak terbelakang. Selama periode dibawah 50oF temperatur ambient wet bulb, cooling tower mempunyai kapabilitas temperatur untuk menghasilkan air sejuk langsung pada air conditioning system. Beberapa metode berhubungan cooling tower telah digunakan untuk mengurangi konsumsi energi refrigerasi. Sistem ini seperti yang diterapkan pada mesin sentrifugal dan absorbsi refrigerasi, yang diketahui sebagai thermocycle atau free cooling system. 2.9.9 Water Treatment Procedure Ada beberapa batasan yang harus diperhatikan dalam perawatan air sebelum masuk kedalam cooling tower,antara lain : a) pH, harus dijaga pada kondisi normal yaitu 6-7, karena pH yang lebih tinggi akan menyebabkan perubahan lignin pada penanganan weed fiber. b) Inhibitasi korosi dipilih berdasarkan pada adanya serat-serat kimia dalam make-up water dan material dari peralatan Heat Exchanger.

c) Penambahan zat anti alga dan jamur diperlukan untuk menjaga keadaan zat kimia tersebut. Prosedur diatas biasanya dilakukan selama 3 kali dalam seminggu.Desain temperatur lingkungan adalah variabel tunggal yang paling penting yang dilibatkan dalam ranting pendingin air. Jika nilai yang lebih tinggi daripada nilai yang sebenarnya digunakan, desain dibangun/dibuat dalam Heat Exchanger, sehingga temperatur ini akan menghasilkan kapasitas untuk mendinginkan air proses, menuju temperatur outlet yang didinginkan, jika temperatur aktual yang rendah digunakan. 2.10 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Cooling Tower Beberapa faktor yang sangat berpengaruh terhadap cooling tower adalah : a) Kecepatan aliran air Kecepatan aliran air yang masuk ke cooling tower merupakan suatu faktor yang mempengaruhi, semakin besarnya rate air yang masuk maka akan semakin besar beban fluida pendingin dalam proses pendinginan. b) Kecepatan aliran udara Semakin besarnya rate udara yang masuk maka proses pendinginan di dalam cooling tower akan semakin cepat. c) Perbandingan distribusi air dan udara Perbandingan distribusi air sebagai fluida yang akan didinginkan dan udara sebagai fluida yang digunakan untuk mendinginkan haruslah sesuai dengan kondisi yang diinginkan. d) Heat Load (beban panas) Semakin besar heat load, maka akan dibutuhkan rate udara masuk yang besar pula. e) Make-up air pendingin Sebagai make-up adalah filter ater. Hal ini mempunyai pengaruh yang besar karena filter water membawa beberapa komponen yang dapat mengakibatkan timbulnya deposit maupun korosi.

f) Lingkungan 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 system air pendingin, akibatnya terkontaminasi. g) Proses yang terkait Yang dimaksud proses terkait adalah bentuk atau macam fuida yang didinginkan. Hal ini biasanya terjadi karena kebocoran darai peralatan. Misalnya heat exchanger untuk pelumas gas ammonia atau gas sintesa apabila terjadi kebocoran akan mengakibatkan kontaminasi air pendingin. h) Bahan kimia Penggunaa bahan kimia melalui injeksi yang tidak terkontrol akan menimbulkan efek samping. Pengaruh ini lebih dominan bilamana jumlah penggunaaan bahan limia tersebut semakin besar. Ada beberapa batasan yang harus diperhatikan air sebelum masuk cooling tower : 1) pH harus dijaga kondisi normal 6-7, karena pH yang lebih tinggi akan menyebabkan perubahan lignin pada penangasan weed fiber. 2) Penambahan zat anti alga dan jamur diperlukan untuk menjaga keadaan zat kimia tersebut.

BAB III METODOLOGI

3.1. Alat dan Bahan 1) Satu unit tower Armfield, yang dilengkapi dengan pemanas (boiler). 2) Aquadest. 3) Udara bebas (sebagai media pendingin). 3.2. Prosedur Percobaan 1) Siapkan peralatan cooling tower (miniatur) sehingga dapat berfungsi sebagaimana mestinya. 2) Isi aquadest ke basin (di bagian bawah cooling tower ). 3) Hubungkan cooling tower dengan arus listrik. Atur debit air yang mengalir dan Q sesuai dengan yang dikehendaki. 4) Catat temperatur inlet dan outlet untuk dry bulb dan wet bulb T1 T6, tekanan dan pressure drop yang ditunjukkan. Lakukan pengambilan data sebanyak 3 kali pada tekanan yang berbeda-beda. 5) Hitung laju alir udara masing-masing data.