MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER)

LAPORAN
MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER)

I.         Tujuan Percobaan

· Memahami prinsip kerja menara pendingin

· Mampu menghitung perhitungan yang berkaitan dengan menara pendingin

II.      Alat dan Bahan

• ·Menara pendingin sistem sirkulasi udara terbuka
• · Air

III.   Dasar Teori

Kemudahan mendapatkan air pada daerah industry merupakan alasan utama mengapa air dipakai sebagai media pendingin untuk produk-produk industry. Faktor utama mengapan air banyak digunakan sebagai media pendingin adalah :

• Air mempunyai kapasitas panas tinggi
• Mudah dalam transformasi pemakaiannya
• Harga relative murah dan mudah didapat
• Pada batas-batas suhu penggunaan yang normal tidak terjadi pemuaian dan penyusutan yang nyata

      Sesuai dengan karakteristiknya air mempunyai sifat-sifat tertentu antara lain :

• Adanya mikroorganisme yang hidup dalam air
• Mempunyai suhu tertentu
• Adanya zat terlarut dan tidak terlarut

Dalam mendapatkan kualitasair pendingin yang baik dan memenuhi syarat, menara pendingin dilengkapi dengan Chemical Treatment Package, dimana proses ini ditambahkan beberapa bahan kimia seperti : polyphospat untuk mencegah korosi, asam sulfat sebagai pengontrol pH dan polycrene sebagai pengontrol pertumbuhan mikroorganisme

      Sistem Kerja Menara Pendingin dibagi menjadi tiga, yaitu :

 1. Sistem Satu Kali Aliran

Sistem ini merupakan sistem yang sesuai untuk media pendingin dalam jumlah persediaan yang cukup banyak atau tidak terabatas. Dalam sistem air pendingin hanya satu kali melewati Alat Penukar Panas dan keluar dari sistem, kemudian air dialirkan kembali ke tangki penampung, sungai atau laut. Air yang digunakan biasanya air tawar atau air laut tergantung mudahnya mendapatkan air tersebut. Contoh penggunaannya sebagai pendinginan condenser dan air proses. Masalah yang timbul pada sistem satu kali aliran antara lain terjadi korosi, kerak (fouling), scale dan mikroorganisme. 

Gambar 1. Sistem Satu Kali Aliran

2.  Sistem Sirkulasi Terbuka

Pada sistem ini air dialirkan dari menara pendingin (Cooling Tower Basin) menuju peralatan perpindahan panas untuk mendinginkan produk-produk proses, dan keluar dari HE air dilewatkan kembali ke menara pendingin pada unit penguapan, dimana air yang teruapkan berfungsi sebagai pendingin untuk air yang tinggal. Akibat penguapan terjadi perubahan kualitas air dan komposisi zat-zat kimia dalam air make-up. Masalah yang tibul pada sistem sirkulasi terbuka antara lain korosi, keraj, mikroorganisme dan pelapukan kayu.

3. Sistem Sirkulasi Tertutup

Pada sistem ini air pendingin disirkulasikan secara rantai tertutup, sehingga penguapan dapat diabaikan dan komponen zat-zat kimia tidak berubah. Contoh penggunaannya pada pendingin mesin diesel dan radiator mobil. Masalah yang timbul pada sistem ini antara lain korosi dan fouling.

Pembagian Menara Pendingin

      Menara pendingin dirancang untuk mendinginkan air panas yang keluar dari condenser, sehingga air tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai menara pendingin. Mekanisme media pendingin dicapai dengan jalan kontak langsung air dan udara, dimana udara akan jenuh dengan air dan suhu air akan mendekati duhu bola basah udara.

1. Menara Atmospheric

Menara ini tergantung pada angin dan harus di daerah yang relative terbuka untuk menerima arus angin yang cukup dari semua arah. Menara ini tidak memerlukan tenaga yang cukup besar untuk memompa air bagian atas yang cukup tinggi. Menara ini membutuhkan tanah yang cukup luas.

2. Menara Natural Draft

Menara ini bekerja tergantung pada suhu ruang. Menara ini relative besar dan tidak memerlukan kipas dan mempunyai ukuran yang sangat tinggi.

3. Menara Mechanical Draft

Pada menara ini disirkulasikan dengan menggunakan kipas yang diletakkan di bagian bawah menara yang disebut forced draft. Ukuran menara iini lebih kecil jika dibandingkan dengan menara atmospheric ataupun menara natural draft.

Karakter air dan penggunaannya.Secara kimiawi 

Molekul air tersusun atas dua atom hidrogen dan satu atom oksigen (H2O). Dalam keadaan cair, molekul-molekul air saling bertautan membentuk polimer via ikatan hidrogen. Karena ikatan inilah air mempunyai panas latent penguapan yang besar serta daya pelarutan yang tinggi

                        Air proses atau biasa kita kenal sebagai process water memiliki fungsi yang berbeda satu sama lainnya, oleh karena itu karakter serta spesifikasi air yang diperlukan juga berbeda satu dengan yang lain, misalnya standar air untuk boiler tentu berbeda dengan standar air untuk produksi hydrogen.

       Ada beberapa peralatan proses yang membutuhkan air secara terus-menerus dan dengan sifat tertentu, seperti:

1.    Air proses (Process Water) untuk hydrolysis, boiler dan destilasi.

       Kebutuhan process water untuk boiler, hydrolisis serta produksi H2, dimana diperlukan air yang terlebih dahulu di oleh melalui ion exchange untuk meminimalisir timbulnya karat serta sumbatan pada pipa api dan jalur distribusi uap dan kondensatnya. Produk air yang dihasilkan melalui ion exchange kemudian disebut sebagai soft water bahkan untuk produksi hydrogen diperlukan demineralized water (demin water) agar H2 yang diproduksi betul-betul 99,9 % murni.

    
2.    Air untuk pendingin (Cooling Water) pada cooling tower, mesin, heat exchanger, condenser dll.

       Kebutuhan akan air pendingin (cooling water) bisa di kategorikan kebutuhan umum dalam setiap mesin penggerak, pengolahan air pendingin biasanya kurang diperhatikan oleh operator pabrik karena persepsi yang salah dimana setiap air bersuhu rendah bisa digunakan. Tetapi mereka lupa bahwa air pendingin disalurkan melalui pipa-pipa yang diameternya terkadang cukup kecil, panjang dan melingkar-lingkar sehingga rawan terhadap karat dan sumbatan tentunya 

   
            3.    Air untuk kebutuhan domestik dan umum.

       Air yang akan digunakan sebagai air untuk keperluan domestik seperti memasak, toilet dan cuci-cuci lain biasanya digunakan air dari sumber terdekat seperti Perusahaan air Minum (PAM) lokal maupun dari sumber sumur dalam. Pengolahan biasanya dilakukan secara terbatas seperti penjernihan dan aerasi terutama untuk mengurangi kadar besi yang biasanya berasosiasi dengan air dari sumber sumur dalam (deep well).

                        Sumber air baku industri yang memerlukan pembahasan lebih lanjut adalah kebutuhan air dan sifat yang diperlukan untuk keperluan proses dan sebagai pendingin pada cooling tower di pabrik.Ion Exchange untuk Process dan Cooling.

IV.    Prosedur percobaan

1. Mendengarkan penjelasan menara air pendingin.
2. Mengobservasi bagian-bagian menara pendingin.
3. Memahami prinsip kerja dari menara air pendingin.
4. Menganalisis contoh perhitungan soal yang berkaitan dengan menara pendingin.

V.     Data Pengamatan

         1. Percobaaan 1

          Flowsheet Cooling Tower

Uraian Proses

             Cooling tower mempunyai prinsip dasar yaitu untuk mendinginkan air panas dari suatu proses dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa melalui blower. Cooling tower pada laboratorium ini, air panas yang berasal dari proses – proses di pilot plant masuk ke dalam cooling tower dimana air panas tersebut akan melewati sekat – sekat pada cooling tower sehingga memperluas kontak dengan udara yang sebelumnya. Udara telah ditarik dari bawah sekat dengan blower agar terjadi kontak antara air panas dengan udara dan uap panas dari air panas tersebut akan dihisap dengan blower sehingga menurunkan temperaturnya dan menghasilkan air pendingin.

     Kemudian air pendingin tersebut akan ditampung dalam tangki dan diinputkan ke kondensor/cooler yang terdapat lab pilot plant. Air pendingin akan diinputkan ke distillation unit dimana didalamnya terdapat satu kondensor dan heat exchanger tipe shell and tube. Pada stirred tank reactor terdapat dua buah kondensor yang menggunakan air pendingin juga. Kemudian pada leaching ada satu kondensor dan pada vaporizer terdapat 1 shell and tube dimana keduanya membutuhkan air pendingin.

          Saat proses, terjadi pertukaran panas dimana air pendingin akan meningkat suhunya dan kemudian air panas tersebut akan dikembalikan ke cooling tower untuk direcycle dan menghasilkan air pendingin, begitu seterusnya.

              Dalam menjaga kapasitas air pendingin maka ditambahkan make up water karena ditakutkan kapasitas air pendingin selama proses ada yang berkurang.

VI.  Data Pengamatan 

VII. Perhitungan

VIII.             Analisa Percobaan

            Praktikum “Cooling Water” bertujuan untuk mengetahui bagian-bagian coolong tower, uraian proses dalam pengoperasiannya, menentukan neraca massa dan panasnya serta efisiensi dari cooling tower.

            Prinsip kerja dari cooling tower ini adalah dengan mengontakkan air panas dengan udara secara konveksi paksa menggunakan blower. Pada cooling tower, air mengalir ke bagian atas menara kemudian mengalir jatuh melewati sekat-sekat pada cooling tower dimana air yang mengalir ke atas adalah untuk memperluas bidang kontak dengan udara kemudian mengalami penguapan. Udara yang telah mengalami kontak dengan air akan dihisap oleh blower dan dibuang keluar. Sehingga menurunkan temperature dan menghasilkan air pendingin.

            Neraca massa & neraca panas serta efisiensi dari alat cooling tower ditentukan dengan rumus input = output. Dimana inputnya berupa sirkulasi air, air make-up dan flow udara. Sedangkan outputnya berupa cooling water, evaporation loss, blow down dan windage lose. Untuk neraca panas menggunakan rumus yang sama. Tetapi untuk neraca panas melibatkan temperatur dalam penentuannya. Efisiensi dari cooling tower ditinjau dari perbandingan antara panas pada cooling water supply terhadap jumlah panas pada sirkulasi, panas pada flow udara dan panas pada air make-up.

            Dari data yang didapat serta perhitungan, cooling tower menghasilkan air pendingin sebanyak 43133,06 ton/hr dan panas sebanyak 2454318180 Btu/hr dengan efisiensi sebesar 67,26%. Dari nilai efisiensi yang didapat, cooling tower ini masih dapat bekerja dengan cukup baik, karena standar efisiensi alat > 50%, apabila nilai efisiensinya < 50% maka alat tersebut kurang baik.

IX.          Kesimpulan

            Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

·                Cooling tower adalah menara pendingin yang digunakan untuk mendinginkan air panas dari suatu proses dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan blower.

·                  Neraca massa cooling tower sebesar 43133,06 ton/hr.

·                  Neraca panas cooling tower sebesar 2454318180 Btu/hr.

·                  Efisiensinya cooling tower sebesar 67,26%.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Lab. Utilitas. 2014. Petunjuk Praktikum Utilitas. Palembang : POLSRI.