Laporan Pilot Plant - Cooling Tower
Laporan Pilot Plant - Cooling Tower
Laporan Pilot Plant - Cooling Tower
Oleh :
Kelompok :I
Nama : Ahmad Sukarya (141411032)
Andhika Prayoga (141411033)
Arina Nurul Hayati (141411034)
Kelas : 3B
PENDAHULUAN
Cooling tower system merupakan sarana sirkulasi air pendingin yang sangat
berperan dalam berbagai industri. Air pendingin dalam cooling tower system
didistribusikan ke beberapa media antara lain ke mesin chiller, cooler, heat exchanger,
dan unit lainnya (Maharani, 2010 dalam Sujana, 2012). Jika aliran air digunakan untuk
mendinginkan suatu unit mesin maka hal ini akan menyebabkan air pendingin tersebut
akan naik temperaturnya. Fungsi cooling tower adalah untuk mendinginkan kembali
temperatur dan proses tersebut berulang secara terus menerus.
Dalam dunia industri, cooling tower merupakan salah satu peralatan yang harus
dijaga operasionalnya dengan perawatan yang rutin agar bisa bekerja secara optimal.
Penanggulangan kualitas air pendingin yang kurang memadai menyebabkan mesin
seperti unit heat exchanger akan mengalami korosi atau terbentuk kerak. Heat
exchanger yang mengalami korosi menyebabkan tingkat efisiensi sistem alih panas
yang rendah dan menyebabkan konsumsi energi yang cukup besar (Musalam, 2006
dalam Sujana, 2012).
LANDASAN TEORI
Prinsip kerja menara pendingin dapat dilihat pada gambar diatas. Air dari bak/basin
dipompa menuju heater untuk dipanaskan dan dialirkan ke menara pendingin. Air
hangat yang keluar tersebut secara langsung melakukan kontak dengan udara sekitar
yang bergerak secara paksa karena pengaruh isapan atau dorongan fan/blower yang
terpasang pada menara pendingin, lalu mengalir jatuh ke bahan pengisi (filler). Air yang
sudah mengalami penurunan suhu ditampung ke dalam bak/basin. Pada menara
pendingin juga dipasang katup make up water untuk menambah kapasitas air pendingin
jika terjadi kehilangan air (drift loses) ketika proses evaporative cooling tersebut sedang
berlangsung.
c. Efektivitas pendinginan
Efektivitas pendinginan merupakan perbandingan antara range dan range ideal.
Semakin tinggi perbandingan ini, maka semakin tinggi efektivitas pendinginan suatu
menara pendingin.
d. Debit air spesifik
Sesuai dengan ukuran luas penampang menara pendingin dan debit air, maka dapat
dihitung debit air spesifik dengan rumus sebagai berikut.
Keterangan:
Keterangan:
g. Kesetimbangan energi
Dengan asumsi adiabatis untuk operasi suatu menara pendingin, maka akan berlaku
persamaan kesetimbangan energi antara energi yang masuk dan keluar dari suatu
menara pendingin.
Keterangan:
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
Alat Bahan
Satu unit peralatan Cooling tower Air dari Pilot Plant
Termometer bola basah-kering 1 buah
Termometer raksa 1 buah
Gelas ukur 2000 mL 1 buah
Anemometer 1 buah
Stopwatch 1 buah
Titik 1 Titik 3
(menghadap (menghadap ke
ke kantin perumahan
pujasera) Sentraduta)
Titik 2
(menghadap
ke lab Pilot
Plant)
100
Efektivitas (%)
80
60 Titik 1
Titik 2
40
Titik 3
20
0
0 50 100 150
Waktu (menit)
Gambar 4.2 Grafik Perubahan Efektivitas Pendinginan terhadap Waktu pada Titik
Tertentu di Cooling tower
4.2 Pembahasan
4.2.1 Ahmad Sukarya (141411032)
Sebagian besar peralatan proses yang ada didalam pilot plant menggunakan sistem
kerja pemanas dalam bentuk uap (steam) dan keluaran sisa proses biasanya dalam
bentuk air dengan suhu rata-rata 25-280C. dan air ini jika tidak di sirkulasi kembali pada
proses akan menyebabkan pembungan air secara berlebih sehingga dilakukan resirkulasi
air sisa proses dengan menggunakan pendingin cooling tower untuk mendinginkan air
keluran proses-proses yang ada di pilot plant. Didalam cooling tower terjadi
perpindahan massa dan energy, sehingga air keluaran cooling tower yang hendak
dikembalikan pada proses memiliki suhu yang lebih rendah dari air masukan cooling
tower (perhatikan data pengamatan pada Lampiran).
Air umpan masuk ke cooling tower melaui bagian atas, dikontakan dengan udara
yang dialiri dari bagian bawah. Sehingga terjadi kontak antara air dengan udara, kontak
keduanya menyebabkan sebagian massa dari cairan berpindah ke udara dalam fasa uap
air. Hal ini yang menyebabkan air pada keluaran cooling tower memiliki suhu yang
cenderung lebih rendah dari masukan cooling tower sebab ada sebagian massa yang
berpindah dan diikuti pula oleh perpindahan energy dari air ke udara.
Proses pendinginan oleh cooling tower dimana media pendinginnya adalah udara,
dipengaruhi oleh kecepatan aliran air masuk, suhu umpan dan laju alir udara masuk.
Semakin tinggi temperatur air umpan maka semakin berat beban udara dalam
mendinginkan air, berdasarkan perhitung didapatkan besar temperature berbanding
lurus dengan energy yang diterima oleh udara untuk menurunkan panas. Pada suhu delT
3OC energi pendinginannya sebesar 91076,83 kJ/kg, sedangkan pada delT suhu 1OC
energy pendinginannya realtif lebih rendah sebesar 27762,71 kJ/kg. Dan semakin
tinggi laju air umpan yang masuk sedangkan laju udaranya kostan, maka kontak antara
udara dengan air kurang baik sebab hanya sebagian kecil air yang berkontakan dengan
udara ( lihat data perhitungan penurunan cooling tower pada lampiran). Semakin cepat
udara yang mengalir maka perpindahan massa air ke udara menjadi semakin kecil, pada
kecepatan udara 3,03 dan 5,68 m/s, terjadi perpindahan air ke udara dengan laju alir air
ke udara berturut-turut sebesar 3,27 dan 0,23 m3/h.
Sebab terjadi perpindahan massa dan energy dari air ke udara maka laju alir air
masuk tidak sama dengan laju alir air keluar, dikarenakan ada sebagian air yang
berpindah massa ke udara. Bila dilakukan secara terus-menerus dalam laju alir yang
sama sedangkan keluaran tidak sama dengan umpan, maka akan terjadi pengurangan
massa air. Sehingga diperlukan make up water untuk mempertahankan massa sehingga
tidak terjadinya pengurangan maasa air secara signifikan.
Pada praktikum pilot plant kali ini dilakukan evaluasi kinerja pada cooling tower.
Evaluasi dilakukan dengan mengamati dan mengukur efektivitas pendinginan (%) dan
massa yang teruapkan pada cooling tower. Pengukuran dilakukan selama 120 menit dan
pengukuran yang dilakukan adalah 4 kali pengukuran 30,60,90,120 menit sebanyak tiga
titik yang praktikan ukur dan amati. Tujuan praktikum kali ini adalah menentukan
efektivitas pendinginan cooling tower, menentukan massa air yang teruapkan dan
mengevaluasi kinerja cooling tower.
Cooling tower adalah rangkaian alat yang digunakan untuk menurunkan suhu air
yang sudah digunakan oleh alat proses yang berada di laboratorium pilot plant sebagai
air kondenser yang kemudian mengalami kenaikan suhu. Prinsip kerja cooling tower
yaitu mendinginkan suhu aliran air dengan cara air yang masuk ke cooling tower
dikontakkan dengan udara dingin. Mekanisme cooling tower sendiri adalah penjenuhan
adiabatik. Air dikontakkan dengan udara dan secara otomatis massa air berpindah ke
udara. Karena air dikontakkan terus menerus dengan udara, udara menjadi jenuh secara
adiabatis dan suhu air mengalami penurunan.
Pengukuran laju alir air massa masuk cooling tower dilakukan dengan cara
menghitung volume aliran masuk dari bagian atas cooling tower yaitu selang kecil di
bagian atas sementara untuk pengukuran laju alir air keluar cooling tower dilakukan
dengan menghitung volume air yang masuk pada tangki penampungan yaitu melalui
pipa besar keluaran. Dari hasil percobaan, diperoleh suhu masukkan cooling tower
sebesar 26oC, sementara suhu keluaran cooling tower sebesar 24oC pada waktu 30
menit, pada 60 menit suhu masukkan cooling tower sebesar 26oC, sementara suhu
keluaran cooling tower sebesar 23oC, pada 90 menit suhu masukkan cooling tower
sebesar 25oC, sementara suhu keluaran cooling tower sebesar 24oC dan pada suhu 120
menit suhu masukkan cooling tower sebesar 26oC, sementara suhu keluaran cooling
tower sebesar 24oC. Hal ini menunjukkan bahwa alat cooling tower bekerja dengan rata
rata efektivitas pendinginan 100% yang tertinggi dan 50% nilai yang terrendah.
Apabila dilihat dari besar diameter masukan dan keluaran itu sudah berbeda.
Diameter keluaran lebih besar dibandingkan masukan maka dari itu laju alir yang
diperoleh dari masukan akan lebih besar dibandingkan laju alir yang diperoleh dari
keluaran. Sedangkan harus mencari massa yang teruapkannya, maka dari itu dilakukan
perhitungan massa yang teruapkan setiap waktu dan didapatkan massa yang teruapkan
memiliki nilai tertinggi pada waktu 30 menit dengan nilai laju yang teruapkan sebesar
3,27 m3/h. Laju alir yang teruapkan merupakan selisih antara laju alir masuk dan keluar
dimana laju alir massa masuk dengan nilai massa yang teruapkan paling tinggi yaitu
7,25 m3/h sementara laju alir massa keluar adalah 3,98 m3/h sehingga laju massa alir
teruapkan adalah 3,27 m3/h. Karena arah angin didaerah polban tak tentu maka
pendinginan di setiap waktu berbeda dapat dilihat pada Tabel 4.1 Laju Penguapan Air
ke Udara dan Kapasitas Pendinginan.
BAB V
SIMPULAN
1. Efektivitas Cooling Tower yang diperoleh tiap titik berada diantara 50-100% dimana
Cooling Tower memiliki kinerja yang baik dalam mendinginkan air proses, perbedaan
efektivitas karena pengaruh lingkungan sekitar dari tiap titik tersebut.
2. Laju massa air yang teruapkan diperoleh sebagai berikut.
Tabel 5.1 Perolehan Laju Penguapan Air ke Udara
Nasution, Dian Morfi, 2011, Penelitian Kinerja Induced Draft Cooling tower Dengan
Potongan Pipa PVC 1 Inci Sebagai Filling Material, Universitas Sumatera Utara,
http://repository.usu.ac.id [diunduh pada tanggal 26 November 2016, 13:01].
Sembiring, Ferry, 2010, Pengaruh Penggunaan Media Bahan Pengisi (Filler) PVC dengan
Tinggi 22,5 cm dan Diameter 70 cm terhadap Kinerja Menara Pendingin Jenis
Induced-Draft Counterflow, Universitas Sumatera Utara, http://repository.usu.ac.id
[diunduh pada tanggal 26 November 2016, 12:24].
Sujana, Deni Soleh, 2012, Potensi Daun Lamtoro (Leucaena Leucocephala) Sebagai
Inhibitor Korosi Baja Karbon Unit Heat Exchanger Pada Proses Cooling tower
System, Universitas Pendidikan Indonesia, http://repository.upi.edu [diunduh pada
tanggal 26 November 2016, 11:23].
LAMPIRAN
A. Data Pengamatan
Tabel A.1 Data Aliran Air, Udara, dan Suhu Air Cooling tower
Laju
Laju alir Kecepatan Tw Tw
Waktu Tudara alir air
air keluar udara in out
(menit) (oF) masuk 3 o
(m /h) (m/s) ( C) (oC)
(m3/h)
30 75,8 7,25 3,98 3,03 26 24
60 78,9 7,25 5,99 4,37 26 23
90 79,5 6,63 6,40 5,68 25 24
120 78,2 6,25 5,89 6,35 26 24
B. Pengolahan Data
Penentuan Nilai Range dan Approach
Laju penguapan air ke udara = laju alir air masuk - laju alir air keluar
Waktu Laju alir air masuk Laju alir air keluar Laju alir air ke udara
(menit) (m3/h) (m3/h) (m3/h)
30 7,25 3,98 3,27
60 7,25 5,99 1,26
90 6,63 6,40 0,23
120 6,25 5,89 0,36