BAB I

LAPORAN PENDAHULUANLABORATORIUM UNIT PROSESCOOLING TOWER APPARATUS

Oleh:KELOMPOK 2Maulana Rionaldo H.

(03111403006)Yuri Prasetyo

(03111403027)Evi Nurul Triandari

(03111403030)Septi Afria

(03111403038)NAMA ASISTENAgus CandraJURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA2014BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangSecara umum Cooling Tower dapat dikategorikan sebagai pendingin evaporatif yang digunakan untuk mendinginkan air atau media kerja lainnya sampai mendekati temperatur bola basah udara sekitar. Kegunaan utama dari Cooling Tower adalah untuk membuang panas yang diserap akibat sirkulasi air sistem pendingin yang digunakan pada pembangkit daya, kilang petroleum, pabrik petrokimia, dan fasilitas lainnya. Cooling tower itu sendiri merupakan alat yang penting dimiliki agar suatu pabrik bisa beroperasi dengan efisien.Air digunakan untuk sumber pendingin membutuhkan suatu sarana yang dapat mengembalikan ke kondisi semula. Dalam industri manapun air pendingin dibutuhkan sekali sebagai media pertukaran panas antara suatu yang panas dengan air sebagai pendingin, berlangsungnya pertukaran panas disuatu media yang dinamakan dengan cooler. Air pendingin akan berubah suhunya sebab terjadinya panas yang dibawa oleh air tersebut. Air yang digunakan setelah keluar dari cooler tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan sebab dapat merusak lingkungan.1.2 Tujuan

1) Untuk mendinginkan air panas sisa operasi yang berasal dari kondesor atau unit perpindahan panas lainnya.

2) Untuk mengetahui beberapa perubahan panas yang terjadi dibandingkan

dengan laju udara yang masuk.3) Untuk mengetahui cara kerja cooling tower.

1.3 Permasalahan

1) Bagaimanakah pengaruh flow rate udara terhadap temperatur keluar ?2) Apa pengaruh perubahan panas yang terjadi terhadap flow rate ?3) Apa pengaruh perubahan panas yang terjadi terhadap flow rate udara

apabila tinggi atau rendah ?1.4Manfaat Percobaan

1) Dapat mengetahui cara kerja cooling tower.

2) Dapat mengetahui pengaruh hubungan kecepatan aliran udara terhadap laju

pendinginan.

3) Dapat mengetahui bagian-bagian cooling tower dan fungsinya.

4) Dapat mengetahui hubungan antara kecepatan udara terhadap approach to

Wet bulb dan presure drop, maka dapat diaplikasikan pada peralatan cooling secara lebih efisien.BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Teknologi pendingin sudah lama diketemukan dengan teknologi pertama kali dengan teknologi pendinginan udara. Kemudian teknologi pendinginan air baru diketemukan sebab dengan pendinginan air pendinginan menjadi lebih konstan. Pertama teknologi pendinginan air menggunakan sungai, sumur, danau dan kanal.Tetapi sejak perluasan industri yang sudah sangat luas banyak industri berdiri jauh dari sumber air, apalagi suatu industri yang berdiri di negara yang minim sumber air. Dengan 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).

Cooling Tower adalah suatu alat yang dipergunakan untuk memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain. 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 dengan fluida dingin. Sedangkan cooling water adalah air pendingin yang digunakan untuk mendinginkan peralatan. Pendinginannya air terjadi didalam cooling tower.2.1 Cooling Water

Peralatan-peralatan yang digunakan untuk pengolahan/ penyediaan cooling water adalah:

1) Cooling Tower (Basin, ID fan).

2) Pompa Cooling Water.

3) System Injeksi bahan kimia.

Cooling water atau air pendingin adalah suatu media air yang berfungsi untuk mengambil panas dari suatu proses atau equipment dengan jalan perpindahan panas (heat transfer).Cooling water system pada garis besarnya dibagi menjadi 2 (dua) type, yaitu:1) Recirculation Type.

a) Open type, yaitu dimana sebagian air setelah mengalami pemanasan akan diuapkan untuk proses pendinginannya kembali.b) Close type, yaitu dimana pendingin kembali airnya tanpa penguapan. Type ini biasanya dipakai untuk internal engine combustion system.

2) Once Through Type (tergantung penggunaannya).

Cooling water sangat penting gunanya untuk pabrik, karena apabila ada gangguan cooling water akan menyebabkan terjadinya pengurangan produksi atau akan menyebabkan kerusakan alat baik langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu Cooling Water System harus dikontrol dengan sebaik-baiknya, minimal mampu beroperasi tanpa gangguan selama 1-2 tahun. Adapun tujuan digunakannya cooling water adalah :a) Korosi yang terjadi dalam peralatan dapat dihindari sekecil mungkin.

b) Deposit yang terjadi didalam peralatan dapat dihindari sekecil mungkin.

c) Pertumbuhan bakteri, jamur, lumut terkendali.

d) Menaikkan efisiensi alat pendingin.

e) Tidak merusak lingkungan.

Beberapa faktor yang sangat berpengaruh terhadap cooling water adalah sebagai berikut:

1) Make Up 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.

2) 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 kesistem air pendingin, akibatnya terkontaminasi.

3) Proses yang terkait

Yang dimaksud proses terkait adalah bentuk atau macam fluida yang didinginkan, Hal ini biasanya terjadi karena kebocoran dari peralatan. Misalnya Heat Exchanger untuk pelumas gas ammonia atau gas sintesa apabila terjadi kebocoran akan mengakibatkan kontaminasi air pendingin.

4) Bahan Kimia

Penggunaan bahan kimia melalui injeksi tidak terkontrol menimbulkan efek samping, pengaruh ini lebih dominan bilamana jumlahnya semakin besar.2.2 Treatment Prosedur

Ada beberapa batasan yang harus diperhatikan air sebelum masuk ke cooling tower, yaitu:1) pH harus dijaga kondisi normal, yaitu 6-7, karena pH yang lebih tinggi akan menyebabkan perubahan lignin pada pemanasan weed fiber.2) Inhibitor korosi dipilih berdasarkan pada adanya serat-serat kimia dalam make

up water dan material dari peralatan Heat Exchanger.3) Penambahan zat anti alga dan jamur diperlukan untuk menjaga keadaan zat kimia tersebut.

2.3 Pengontrolan Cooling Water

Yang dimaksud dengan Cooling water control system adalah usaha-usaha untuk menjaga kualitas dan kuantitas cooling water sesuai dengan parameter design yang telah ditetapkan. Kuantitas/ jumlah cooling water ditentukan oleh kondisi mekanik seperti pompa, opening valve, tekanan yang mempengaruhi flow cooling water. Sedangkan kualitas cooling water ditentukan oleh chemical treatment yang dilakukan. Adapun bahan kimia yang diinjeksikan untuk chemical treatment adalah:

1) Pencegah Korosi (Corrossion Inhibitor)

Korosi adalah suatu peristiwa perusakan water olehreaksi kimia atau reaksi elektrokimia. Untuk menghindari ini maka diinjeksikan bahan kimia yang dapat melapisi permukaan metal (protective film) agar terhindar dari pengaruh korosi atau dapat menurunkan kecepatan korosi. Bahan kimia ini berupa cairan yang terdiri dari Ortho Phospat, Poly Phospat dan Phospat dengan perbandingan tertentu, diinjeksikan ke dalam cooling water system sampai di dapat kadar Ortho Phospat sebesar 12 17 ppm.

2) Pencegah Kerak (Scale Inhibitor)

Kerak terjadi karena adanya endapan deposit dipermukaan metal. Endapan ini dapat digolongkan dalam beberapa jenis, yaitu:a) Mineral scale, yaitu pengendapan garam-garam kistal apabila daya kelarutannya dilampaui (misalnya: garam-garam Ca, Mg, SiO2). b) Suspended metter, yaitu partikel-partikael asing yang masuk ke dalam sistem karena terbawa udara (misalnya: debu).c) Corrosion Product, hasil sampingan dari proses korosi yang tidak larut dalam air.

Adanya kerak dalam permukaan pipa akan menyebabkan, sebagai berikut:

a) Mengganggu perpindahan panas.b) Menyebabkan penyumbatan pipa.c) Penyebab korosi.

Untuk menghindari terbentuknya pengendapan, yang berupa garam Ca, maka diinjeksikan scale inhibitor (Dispersant). Terbentuknya kerak ini dipengaruhi beberapa faktor, yaitu:

a) pH, makin tinggi pH maka makin mudah terjadinya pengendapan.b) Temperatur, makin tinggi temperatur maka kelarutan garam kalsium karbon semakin turun sehingga bertendensi terjadi pengendapanc) Flow rate, semakin rendah flow rate memperbesar kesempatan pengendapan

3) Pencegah Slime (Slime inhibitor)

Slime adalah lendir yang berwarna coklat kehitaman yang menempel dipermukaan pipa. Slime akan mengurangi effect pencegahan korosi dan menurunkan efisiensi cooling water. Slime disebabkan oleh adanya bakteri mikroorganisme yang terbentuk dalam cooling water.

Untuk mencegah bakteri/ mikroorganisme tersebut, diinjeksikan gas chlorine yang akan mampu membunuh hampir semua mikroorganisme yang ada. Disamping bakteri, gas chlorine juga mampu menghilangkan fungi/ jamur, alga/ganggang dan lumut. (Utility Plant, PT PUSRI, Page 8 - 10).

Secara umum elemen-elemen yang dimiliki oleh suatu steam plant terlihat pada komponen-komponen antara lain boiler, kondensor, pompa, turbin dan juga cooling tower. Cooling tower terbagi beberapa macam antara lain:

1) Berdasarkan arah aliran udara masuk

a) Cross flowb) Counter current flow2) Berdasarkan cara pemakaian alat bantu seperti fan atau blowera) Induced draf (alat bantu berada dibagian puncak tower)

b) Force draf (alat bantu berada dibagian bawah tower)

3) Berdasarkan kondisi aliran udara bebas tanpa alat pembantu

a) Atmosphere (udara pada kondisi atmosphereric mengalir bebas tanpa memakai penutup tower).

b) Natural draf (udara mengalir dalam udara pendinginan dari tower namun kondisi udara belum tentu atmospheric).

2.4 Fungsi Cooling Tower

Cooling tower sangat dibutuhkan oleh industri sebab cooling tower merupakan bagian dari utilitas yang banyak digunakan. Dimana cooling tower memproses air yang panas menjadi air yang dingin yang digunakan kembali yang bisa dirotasikan. Cooling tower salah satu alat yang juga mengolah air untuk mengatasi masalah polusi lingkungan.2.5 Persyaratan Proses Menara PendinginUmumnya batasan operasi cooling tower adalah pada suhu 120 oF. Temperatur air keluar biasanya lebih rendah dari 120 oF. Pada saat temperatur air proses melebihi 120 oF perlu dilakukan tahapan evaporasi dengan menggunakan cooler sehingga tidak terjadi kontak langsung antar air panas dan udara.Temperatur 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.2.6 PackingPengisian packing pada cooling tower harus memenuhi karakteristik sebagai berikut:

1) Permukaan interfacial antara fuida yang akan didinginkan dengan fluida yang mendinginkan besar.2) Memiliki karakteristik aliran fluida yang didinginkan pada packing harus terjadi pertukaran volume fluida yang besar melalui cross section tower yang kecil tanpa loading/ fleeding dan presure drop yang rendah untuk gas.3) Zat inert fluida dapat diproses secara kimia.4) Mempunyai kekuatan struktural sehingga mudah dalam penangan dan instalasi.5) Biayanya murah.

Terdapat dua cara pengisian packing, yaitu:

1) Random Packing

Jenis random packing yang digunakan, yaitu:a) Rasching ring

b) Lessing ring

c) Partition ring

d) Belt saddle

e) Intalox saddle

f) Tellerate

g) Pall ring atau flexiring

2) Regular Packing

Jenis regular packing yang digunakan, yaitu:

a) Rasching ring

b) Doble spiral ring

c) Section through expanded metal packing

d) Wood grids2.7 Water Make-UpPerlengkapan make up untuk cooling tower terdiri dari penjumlahan evaporation loss, drift loss dan blown down.Rumus:

Wm = We + Wd + Wb

(1)Dimana:

Wm

=Water make up.

Wd

=Water drift loss.

Wb

=Water blown down.

Evaporation loss dapat ditentukan dengan persamaan, yaitu:

We = 0,00085 Wc (T1 - T2)

Dimana:

Wc =Sirkulasi water flow (gal/ min pada tower inlet)

T1 - T2 =Temperatur air masuk - temperatur air keluar, oF.

Drift adalah air yang naik ke atas (terdorong keatas) pada tower dischange vapor. Drift loss adalah fungsi dari draft eliminator design yang bervariasi antara 0,1 dan 0,2 % dari air yang di supply ke tower. Perkembangan baru dalam eliminator design memungkinkan untuk mengurangi menjadi dibawah 0,1 %.

Blown down mengurangi bagian dari sirkulasi air terkonsentrasi terhadap proses evaporasi untuk menurunkan konsentrasi sistem solid blown dapat dihitung berdasarkan jumlah siklus dari konsentrasi. Kuantitas blowndown yang dibutuhkan:Cycle of concentration =

(2)

=

atauWb

=

2.8 House Power

Pada cooling tower sumber daya yang digunakan sebagai pengeluar udara adalah fan atau blower, kecepatan tergantung dari beberapa banyak air yang akan diinginkan. Jumlah dari fan tergantung pada faktor cooling tower, termasuk type fill, konfigurasi tower dan kondisi thermal.Static

=

(3)Dimana:

Q = Volume udara (ft3/ min).

hs = Static head di dalam air.

d = Densitas air pada temperatur ambient (lb/ ft3).

2.9 Pump Horse Power

Pompa adalah salah satu bagian yang terpenting dari cooling tower untuk mengalirkan air dari dasar cooling tower menuju bagian spray pada puncak cooling tower. Cara menghitung reducing pompa adalah :Pump bhp=

Dimana:

ht = total head, ft.

2.10 Operasi Cooling Tower

Penerapan yang nyata dari operasi ini adalah dengan cooling tower. Biasanya cooling tower ini menyerupai kotak kayu, dimana alat ini mengontakkan air panas sisa dari proses pendingin ke udara sehingga terjadi proses pendinginan air. Fungsi 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 98 % walau ada juga resiko terkontaminasi yang disebabkan oleh penjenuhan air oleh uap air.

Pada cooling tower udara dingin dari atmosfer dilewatkan ke bagian bawah cooling tower dan terjadi panas antara air panas dengan udara dingin. Bila zat cair panas dikontakkan kepada gas tak jenuh, sebagian dari zat cair tersebut akan menguap dan suhu zat cair menjadi turun. Pendinginan air dalam jumlah besar dilakukan dalam kolam-kolam semprot (Spray Pond).

Kita telah tahu bahwa tujuan 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.

Pada prinsipnya cooling tower atau menara pendingin adalah jenis bahan isian yang khusus yaitu kayu sipres yang mempunyai daya tahan aksi gabungan air dan angin. Dalam 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 menjaga keseimbangan air dingin kita hanya perlu menambahkan air untuk menggantikan air yang hilang karena penguapan atau angin.

2.11 Teori Difusi

Suatu peristiwa difusi melibatkan peresapan satu fluida lainnya misalnya, gas udara yang mengandung sejumlah 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. Maka molekul aseton dalam lapisan film udara menyentuh lapisan film liquid dan menyerap dengan cepat oleh larutan tersebut dalam liquid sehingga konsentrasi aseton dalam lapisan udara lebih kecil dibandingkan yang terlarut.2.12 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 struktural sehingga mudah dalam penangan dan instalasi.

5. Biayanya relatif murah6. Instalasi relatif mudahTerdapat 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 ring2. Regular PackingPacking 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 grids2.13 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Cooling Tower

Beberapa faktor yang sangat berpengaruh terhadap cooling tower adalah :a. Kecepatan aliran airSemakin besarnya rate air yang masuk maka akan semakin besar beban fluida pendingin dalam proses pendinginan.b. Kecepatan aliran udaraSemakin besarnya rate udara yang masuk maka proses pendinginan di dalam cooling tower akan semakin cepat.c. Perbandingan distribusi air dan udaraPerbandingan distribusi air sebagai fluida yang akan didinginkan dan udara sebagai fluida yang digunakan untuk mendinginkan haruslah sesuai dengan kondisi yang diinginkan.BAB IIIMETODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan1. Satu unit Cooling Tower Armfiel yang dilengkapi dengan pemanas.2. Aquadest3. Udara bebas (sebagai media pendingin)3.2 Prosedur Percobaan1. Siapkan peralatan cooling tower supaya dapat beroperasi2. Masukkan aquadest ke dalam basin3. Hubungkan cooling tower dengan arus listrik, atur debit air yang mengalir dan Q sesuai dengan yang dikehendaki4. Catat temperatur inlet dan outlet untuk dry bulb dan wet bulb T1 T6 tekanan dan presure drop yang ditunjukan. Lakukan pengambilan data sebanyak lima kali dengan tekanan yang berbeda-beda.5. Hitung laju alir udara masing-masing data.

12

_1098438713.unknown

_1098438873.unknown

_1098439029.unknown

_1098438649.unknown

_1098438558.unknown