Nama anggota kelompok : Vand nda a Pira Pirant nty y V (231 (23101 0100 0001 017) 7)
Ari Ari Su Susa sant ntii
(231 (23101 0100 0006 069) 9)
Slamet Wahyudi Wahyudi (2310100077)
Sholichul Muin
(231010010!)
Air Pendin"in 1.
Pengertian
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Sedangkan air pendingin adalah air yang digunakan untuk menyerap panas yang berlebihan. 2.
Karakteristik air sebagai media pendingin
Karakteristik dari air pendingin yaitu air tawar yang tahan terhadap radiasi dan memiliki kapasitas panas tinggi. Air digunakan sebagai media pendingin karena: •
Air memiliki kapasitas panas (Cp yang tinggi. Kapasitas panas yang tinggi sangat e!ekti! "ika digunakan sebagai media pendingin karena zat yang memiliki kapasitas panas yang tinggi dapat menyimpan panas yang lebih banyak daripada zat yang memiliki kapasitas panas yang rendah
'.
•
#ersedia banyak dan murah
•
$udah ditangani dan murah
•
%apat membawa panas yang banyak
•
#idak memuai waktu panas
•
#idak terdek&mp&sisi
Syaratsyarat air sebagai media pendingin
Air yang digunakan sebagai media pendingin harus memiliki syaratsyarat sebagai berikut:
#idak bera)un dan tidak berbau dalam semua keadaan
*ika bera)un akan mengganggu dalam pr&ses pengaturan dan peng&lahannya.
#idak menyebabkan k&r&si
yaitu kerusakan l&gam akibat reaksi red&ks antara suatu l&gam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawasenyawa yang tidak dikehendaki atau biasa disebut pengkaratan.
#idak berdep&sit
Air tidak mengandung batu, tanah atau padatan lain yang dapat mengganggu pr&ses pendinginan. Air lebih e!ekti! sebagai media pendingin dari pada menggunakan udara karena air memiliki keuntungan daripada udara sebagai berikut "ika dilihat dari segi:
Kapasitas perpindahan panas (Cp Cp Air + .1-1 (k*kgK Cp udara + 1.//0 (k*kgK
Kapasitas panas air yang lebih besar dari udara menun"ukkan bahwa panas yang dapat disimpan &leh air lebih banyak daripada udara, sehingga panas yang dapat diserap air lebih banyak dari udara. *adi, pendinginan menggunakan air akan lebih maksimal daripada udara
%ensitas ( dan is)&sity Air: + 334.1 (kgm' isk&sitas pada 2/ C + 1.//13 )p 5dara: + 1.1-00 (kgm' is)&sitas pada 2/ C + /./1-1 )p
Air memiliki densitas dan is)&sity yang lebih besar daripada udara sehingga air memiliki la"u aliran yang lebih lambat daripada udara. 6a"u aliran yang lambat akan memperlama k&ntak antara zat pendingin dengan mesin yang didinginkan, sehingga pendinginan akan berlangsung lebih maksimal dan la"u pendinginannya lebih )epat. .
Penggunaan Cooling Water System
Cooling Water System digunakan antara lain untuk:
Pendinginpendingin misal: li7uida, gas, udara
C&ndens&r, C&&ler
$&t&r 8 C&mpress&r
9last !urna)e, steel !urna)e, r&lling mill dll.
eakt&rreakt&r kimia
;erment&r
dsb
#oolin" Water System
A. Pengertian Cooling Water System atau sistem air pendingin adalah suatu rangkaian sistem yang bertu"uan untuk memindahkan panas dari satu media ke media lain. 9agian yang melapaskan panas dinamakan < cooled < sedangkan bagian yang menerima panas dinamakan < coolant <.
9. $a)amma)am )ara pendinginan dengan menggunakan air Direct Cooling Water System 2. Indirect Cooling Water System 1.
=ambar 1.1. menun"ukkan tentang ma)amma)am )ara pendinginan media panas. Pada direct cooling water system ada 2 )ara yang bisa dilakukan yakni dengan open recirculating cooling water system dan once through cooling water system. Sedangkan pada indirect cooling water system bisa dilakukan dengan ' )ara yakni open recirculating cooling water system, closed recirculating cooling water system, dan once through cooling water system.
=ambar 1. 1. Skema cooling water system
1.
Direct Cooling Water System
Sistem ini digunakan untuk pr&duk s&lid. 9iasanya benda panas langsung di kenakan dengan media air (siram, guyur, sempr&t spray dll. C&nt&h sederhana dari sistem ini antara lain : pada pendinginan ba"a panas. 9a"a panas yang berwarna merah keluar dari )etakan (mold langsung di spray menggunakan air pendingin > pemadam kebakaran K&ta Surabaya, "ika ter"adi kebakaran langsung menyirammenyempr&tkan air bada &b"ek yang terbakar. 2.
Indirect Cooling Water System
Sistem ini digunakan untuk !luida ()air dan gas. Pada sistem ini, media panas berk&ntak langsung dengan air. C&nt&h sederhana dari sisyem ini antara lain : minyak g&reng panas hasil pr&duksi, sebelum disimpan perlu didinginkan menggunakan air, )aranya ialah air dan minyak dilewatkan dalam suatu alat penukar panas. $inyak men"adi dingin (misalnya dari 1//?C men"adi '0 ?C sedang airnya ganti yang "adi panas (misalnya dari '2 ?C men"adi / ?C.
C. $ekanisme tipetipe recirculating cooling water system 1.
Open Recirculating Cooling Water System
=ambar 1. 2. $ekanisme &pen re)ir)ulating )&&ling water system
Pada sistem open recirculating cooling water system prinsipnya menggunakan air yang sama se)ara berulangulang untuk pr&ses pendinginan. Panas diserap dari pr&ses harus dihilangkan untuk digunakan lagi pada air. $ekanisme sistem ini adalah suplai air dip&mpakan se)ara k&ntinu masuk ke dalam heat exchanger . %i sini ter"adi pertukaran panas. Sehingga air men"adi panas. %ari bawah cooling tower , udara dialirkan sehingga udara bertemu dengan air panas yang tadi berasal dari heat exchanger. %i sini k&ntak ter"adi sehingga ada trans!er panas dari air panas tersebut ke udara. Sehingga ter"adi evaporation loss.
%i dalam tower pacing "uga terdapat !an. Air tadi selain
mengalami evaporation loss "uga mengalami windage loss karena !an tadi. @al ini menyebabkan ter"adinya pengurangan air yang )ukup besar. 5ntuk men"aga sistem agar tetap ber"alan baik maka diperlukan air tambahan dari luar sistem. Air tawar yang berasal dari sungai atau danau dip&mpakan sebagai mae"up water setelah sebelumnya dilakukan treatment (sedimentasi dan k&agulasi terlebih dahulu. #ae"up water bersama air sirkulasi dari p&mpa akan dialirkan ke tower pacing dan pada cooling tower ter"adi eap&rasi lagi seperti mekanisme yang sudah di"elaskan tadi. Sebagai akibat dari penguapan air yang ter"adi, mineral (kalsium karb&nat, magnesium, s&dium, garam, dll dari sisa air meningkat k&nsentrasinya. *ika dibiarkan maka mineral tersebut bisa menyebabkan scalling pada permukaan alat dan dapat menyebabkan kerusakan sistem. Sehingga diperlukan $low"down untuk membuangnya. Sistem ini memiliki beberapa keuntungan dan kerugian seperti di bawah ini. •
•
Keuntungan : –
*umlah kebutuhan air sedikit (mae up
–
$emungkinkan untuk meng&ntr&l k&r&si
Kerugian : –
nestasi (capital cost lebih tinggi daripada once through
–
$emerlukan cooling tower yang )ukup besar
–
Sistem purge dan $lowdown kemungkinan dapat mengakibatkan pen)emaran lingkungan
%.
Closed Recirculating Cooling Water System
=ambar 1. 2. $ekanisme closed recirculating cooling water system
Pada sistem closed recirculating cooling water system prinsipnya menggunakan air se)ara berulang ulang dalam satu siklus yang berkesinambungan dan tidak ada air yang senga"a dibuang. Selain itu, air disirkulasikan serta menggunakan sub"ek pendinginan dan panas tanpa berk&ntak dengan udara. $ekanisme sistem ini adalah suplai air disirkulasikan ke heat exchanger utama. %i sini ter"adi pertukaran panas. Air panas yang keluar dari heat exchanger disirkulasikan ke heat exchanger kedua. %i sini biasanya digunakan air laut. Air laut digunakan pada pendinginan kedua ini hanya sekali pakai. Sumber air berasal dari laut kemudian dibuang lagi ke laut. Sistem ini tidak menggunakan eap&rasi terbuka untuk pendinginannya dan ratarata kehilangan air pada sirkulasinya sedikit. Sehingga mae"up water yang digunakan tidak banyak. #ae"up water dan suplai air kemudian disirkulasikan kembali dan se)ara k&ntinu pr&ses tersebut ter"adi. Scalling yang ter"adi hanya sedikit mengingat tidak digunakannya eap&rasi terbuka. $eskipun demikian k&r&si akibat sisa mineral yang dibawa air "uga perlu diwaspadai karena tidak adanya sistem $low"down di sini. 5ntuk mengantisipasinya maka mae"up water yang ditambahkan pada sistem ini harus memiliki kualitas tinggi. Sehingga masalah yang dikhawatirkan tidak timbul. Sistem ini memiliki beberapa keuntungan dan kerugian seperti di bawah ini. •
•
Keuntungan : –
Air pendingin yang kembali relati! bersih
–
#emperatur cooling water memungkinkan lebih tinggi dari 1// &C
Kerugian : –
nestasi capital cost sangat tinggi
–
%ibatasi &leh e&uipment secondary heat exchanger
'.
Once (hrough Cooling Water System
=ambar 1. 2. $ekanisme once through cooling water system
Sistem once through cooling water system ialah sistem pendingin yang menggunakan kapasitas pendinginan air dalam satu waktu. Sistem ini menggunkan &lume air yang besar dan langsung dibuang. B&lume air yang besar dibutuhkan bahkan pada sistem yang ke)il sekalipun sehingga suplai air yang sesuai dibutuhkan dalam temperature rendah. Karena &lume air yang besar, sistem ini lebih banyak menggunakan air sungai atau danau. $ekanisme sistem ini ialah suplai air dari sungai atau danau akan disirkulasikan ke heat exchanger . %i sini ter"adi pertukaran panas sehingga air men"adi panas. %an air langsung dibuang kembali ke sumbernya lagi. %alam sistem ini diperlukan treatment luar untuk melindungi alatalatnya dari kerusakan serius akibat mineral asing yang masuk dari air yang dialirkan. ap&rasi di sini diabaikan sehingga tidak ter"adi perubahan signi!ikan pada air se)ara kimiawi. Sistem ini memiliki beberapa keuntungan dan kerugian seperti di bawah ini. •
•
Keuntungan : –
#idak diperlukan cooling tower
–
#idak diperlukan peng&lahan treatment pendahuluan
Kerugian : –
K&r&si
–
)ouling
–
Sampah dan k&t&ran
–
P&lusi pen)emaran temperatur di badan air
Peralatan $alam #oolin" Water System Menara %endin"in
$enara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan )ara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannya ke atm&s!ir. $enara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atm&s!ir. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan se)ara signi!ikan (=ambar 1
&amar 1' $ia"ram semati sistim menara %endin"in
(6ab&rat&rium Dasi&nal Pa)i!i) D&rthwest, 2//1 K&mp&nen dasar sebuah $enara pendinginmeliputi rangka dan wadah, bahan pengisi, k&lam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, n&sel dan !an. Kesemuanya di"elaskan dibawah. Rangka dan wadah.
@ampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menun"ang tutup luar (wadah casing , m&t&r, !an, dan k&mp&nen lainnya. %engan ran)angan yang lebih ke)il, seperti unit !i$er glass, wadahnya dapat men"adi rangka.
Bahan Pengisi.
@ampir seluruh menara menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plasti) atau kayu untuk mem!asilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan k&ntak udara dan air. #erdapat dua "enis bahan pengisi:
9ahan pengisi berbentuk per)ikanSplash !ill : air "atuh diatas lapisan yang berurut dari batang pemer)ik h&ris&ntal, se)ara terus menerus pe)ah men"adi tetesan yang lebih ke)il, sambil membasahi permukaan bahan pengisi. 9ahan pengisi per)ikan dari plasti) memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi per)ikan dari kayu.
9ahan pengisi berbentuk !ilm: terdiri dari permukaan plastik tipis dengan "arak yang berdekatan dimana diatasnya terdapat sempr&tan air, membentuk lapisan !ilm yang tipis dan melakukan k&ntak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar, bergel&mbang, berlekuk, atau p&la lainnya. *enis bahan pengisi !ilm lebih e!isien dan memberi perpindahan panas yang sama dalam &lume yang lebih ke)il daripada bahan pengisi "enis splash.
Kolam air dingin.
K&lam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. K&lam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. %alam beberapa desain, k&lam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain aliran yang berlawanan arah pada !orced dra!t, air di bagian bawah bahan pengisi disalurkan ke bak yang berbentuk lingkaran yang ber!ungsi sebagai k&lam air dingin. Sudusudu !an dipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. %engan desain ini, menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan akses bagi !an dan m&t&rnya. Drift eliminators.
Alat ini menangkap tetestetes air yang ter"ebak dalam aliran udara supaya tidak hilang ke atm&s!ir. Saluran udara masuk.
ni merupakan titik masuk bagi udara menu"u menara. Saluran masuk bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang atau berada dibagian bawah menara (desain aliran berlawanan arah.
Louvers.
Pada umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers. Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara. 9eberapa desain menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver . Nosel.
Alat ini menyempr&tkan air untuk membasahi bahan pengisi. %istribusi air yang seragam pada pun)ak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. D&sel dapat dipasang dan menyempr&t dengan p&la bundar atau segi empat, atau dapat men"adi bagian dari rakitan yang berputar seperti pada menara dengan beberapa p&t&ngan lintang yang memutar. Fan.
;an aksial ("enis balingbaling dan sentri!ugal keduanya digunakan dalam menara. 5mumnya !an dengan balingbaling propeller digunakan pada menara induced dra!t dan baik !an propeller dan sentri!ugal duaduanya ditemukan dalam menara !orced dra!t. #ergantung pada ukurannya, "enis !an pr&peller yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapat irubahrubah diatur. Sebuah !an dengan balingbaling yang dapat diatur tidak se)ara &t&matis dapat digunakan diatas range yang )ukup luas sebab !an dapat disesuaikan untuk mengirim aliran udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. 9alingbaling yang dapat diatur se)ara &t&matis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka meresp&n perubahan k&ndisi beban.
•
*+,S-*+,S M*+A.A P*+$,+&,+
Menara %endin"in /enis natural draft $enara pendingin "enis natural dra!t atau hiperb&la menggunakan perbedaan suhu antara udara ambien dan udara yang lebih panas dibagian dalam menara. 9egitu udara panas mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas akan naik, udara segar yang dingin disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di bagian bawah. #idak diperlukan !an dan disana hampir tidak ada sirkulasi udara panas yang dapat mempengaruhi kiner"a.
K&ntruksi bet&n banyak digunakan untuk dinding menara dengan ketinggian hingga men)apai 2// m. $enara pendingin tersebut kebanyakan hanya digunakan untuk "umlah panas yang besar sebab struktur bet&n yang besar )ukup mahal.
#erdapat dua "enis utama menara natural dra!t :
$enara aliran melintang (=ambar 2: udara dialirkan melintasi air yang "atuh dan bahan
pengisi berada diluar menara.
$enara dengan aliran yang berlawanan arah (=ambar ': udara dihisap melalui air yang
"atuh dan &leh karena itu bahan pengisi terletak dibagian dalam menara, walaupun desain tergantung pada k&ndisi tempat yang spesi!ik.
Menara %endin"in Draft Meani $enara dra!t mekanik memiliki !an yang besar untuk mend&r&ng atau mengalirkan udara melalui air yang disirkulasi. Air "atuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu (=ul! C&ast Chemi)al C&mmer)ial n), 1330
meningkatkan waktu k&ntak antara air dan udara E hal ini membantu dalam memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya. 6a"u pendinginan menara dra!t mekanis tergantung pada banyak parameter seperti diameter !an dan ke)epatan &perasi, bahan
pengisi untuk tahanan sistim dll. $enara dra!t mekanik tersedia dalam range kapasitas yang besar. $enara tersedia dalam bentuk rakitan pabrik atau didirikan dilapangan E sebagai )&nt&h menara bet&n hanya bisa dibuat dilapangan. 9anyak menara telah dibangun dan dapat digabungkan untuk mendapatkan kapasitas yang dikehendaki. *adi, banyak $enara pendingin yang merupakan rakitan dari dua atau lebih $enara pendinginindiidu atau
Pada kesetimbangan air dalam CGS terdapat 2 sistem, yaitu 1. Hpen )ir)ulating CGS 2. Cl&se )ir)ulating CGS 5ntuk sistem yang pertama akan ter"adi kehilangan air yang )ukup banyak karena adanya air yang keluar dari sistem melalui ap&rati&n l&ss (, 9l&wd&wn (9, dan Gindage l&ss (G. Air yang hilang dari sistem ini harus diganti atau yang sering disebut $akeup water ($. 5ntuk mengetahui berapa banyak air yang hilang dari sistem maka dapat dihitung dengan langkahlangkah berikut. a $enghitung ap&rati&n l&ss ( dengan persamaan berikut: '
'
R ×1/ × ∆( × C = - ×1/ × 3 4
R * !low rate o! cooling water +m' hour - * water lost $y evaporation per hour C * speci!ic heat o! water at constant pressure +calg.oC +/,00 calg.oC at water temperature o! 2/ oC 3 4 + latent heat &! water eap&rati&n (k)alkg (appr&I.J04- k)alkg b $enghitung Gindage l&ss (G dan 9l&wd&wn (9 %ari beberapa langkah diatas dapat dihitung $akeup water ($ yang harus dilakukan yaitu berdasarkan perhitungan $ + J 9 J G 5ntuk mengetahui bl&wd&wn kapan dapat dilakukan maka dapat dihitug melalui
C R C #
# =
5 + W
=
- + 5 + W 5 + W
C R+k&nsentrasi diss&ed s&lid pada air sirkulasi C # + k&nsentrasi diss&ed s&lid pada make up water Sedangkan 6 pada waktu tertentu setelah &perasi sistim air pendingin dimulai dapat menggunakan persamaan berikut: − t
6 t
=
{
(
)
}
# − # − 5 + W 6 / e
(R
5 + W
6 /+mulamula (J1 ( + waktu &perasi - dan W relati! k&nstan, 5 sebagai k&ntr&l Pada sistem ke dua yaitu <)l&sed water systemF tidak ter"adi kehilangan air yang banyak sehingga "umlah air relati! k&nstan. Kehilangan yang ter"adi pada sistem kemungkinan besar dikarenakan akibat keb&)&ran. *adi besarnya makeup water tergantung banyaknya keb&)&ran.
