TUGAS PERPINDAHAN PANAS Cooling Tower Performance Basic Theory and Practice Pengampu: Inayati S.T. M.T. Ph.D Disusun Oleh: 1 Danan Jaya Risantono (I0512014) 2 Fransisca Anita S. (I0512022) 3 Saifuddin (I0512056) 4 T. Bagus Tri Lusmono (I0512062) JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2014 Cooling Tower Performance Basic Theory and Practice A. TUJUAN
Dalam Kata Pengantar pada Cooling Tower Fundamentals (Terbitan SPX Cooling Technologies, Inc), Lingkup pengetahuan mengenai Cooling Tower (Menara Pendingin) diakui terlalu luas untuk dapat dijangkau dalam satu publikasi. Sebagai konsekuensinya maka pembahasan pada suatu masalah yang terdapat pada buku cenderung lebih menimbulkan pertanyaan dibandingkan memberikan jawaban dan seperti tujuan buku yaitu Untuk memberikan pengetahuan dasar yang akan memfasilitasi percakapan dan pengertian antara pengguna dan produsen. Singkatnya, buku ini dibuat untuk menyediakan pertanyaan sehingga diperoleh fondasi yang kuat dan untuk memberikan pengetahuan kepada pengguna mengenai dasar-dasar yang tepat untuk mengevaluasi jawaban yang diterima. Ini adalah yang pertama dari serangkaian materi dimaksudkan untuk memperluas atas informasi dasar yang sudah diterbitkan. Seri ini bermaksud untuk membatasi individu topik untuk seperti beberapa aspek desain, aplikasi, dan operasi menara pendingin yang diperlukan untuk memperoleh bacaan yang informatif dan cepat.dari waktu ke waktu, bagaimanapun juga, mata pelajaran yang lingkup menghalangi yang memadai akan muncul akhir-akhir ini dalam sebuah kertas pendek, dan yang benang kontinuitas akan hilang dalam memisahkan angsuran. Materi tersebut akan dibahas di Laporan Teknis dari sesuatu yang lebih panjang, menerima distribusi yang sama seperti yang akan telah diadakan oleh bukti ketertarikan pembaca. Di samping itu ada publikasi dengan konten tetap pada saat ini dan pada dasarnya akan menjadi bagian yang berguna dari ilmu menara pendinginyang akan dikompilasikan oleh pengguna. Meskipun pada bagian pertama ini hanya menyinggung secara singkat teori kinerja menara pendingin, isi dasar dari seri berikutnya akan jauh lebih bersifat teknis daripada teoritis. Hal ini karena merek teknologi pendinginan SPX, dimana pada saat ini telah merancang dan memproduksi semua jenis menara yang saat ini dimanfaatkan dalam industri, yang memungkinkan semua informasi dan perbandingan yang diberikan berdasarkan pengalaman. Figure 1 Cooling Tower
Figure 2 grafik psychrometric
Bagaimanapun juga, karena karakteristik operasi menara pendingin diatur oleh hukumhukum fisika, psychrometrics, dan termodinamika, undang-undang tersebut dapat digambarkan untuk tujuan memperoleh pemahaman yang lengkap. B. TOTAL PERPINDAHAN PANAS Sebuah sirkuit terbuka menara pendingin, sering hanya disebut sebuah menara pendingin, adalah penukar panas khusus di mana dua cairan (udara dan air) dikontakkan secara langsung dengan satu sama lain untuk menimbulkan perpindahan panas. Pada menara Spray-filled ditunjukkan dalam Figure 1, hal ini dicapai dengan penyemprotan air mengalir dalam dengan pola seperti hujan, aliran udara dingin yang bergerak ke atas disebabkan oleh gerakan kipas (fan). Dengan mengabaikan jumlah panas sensible yang mungkin terjadi melalui dinding (casing) menara, maka panas yang diperoleh dari udara harus saa dengan panas yang hilang dari air. Pada aliran udara, kecepatan perolehan panas diidentifikasi menggunakan persamaan: G h 1 h 2 dimana : G(h 2 -h 1 ) (1) = Laju alir massa dari udara kering yang melewati menara (lb/min). = Entalpi (total panas) udara masuk (Btu/Ib udara kering) = Entalpi udara kering (Btu/Ib udara kering) Pada aliran air, kecepatan panas yang hilang ditunjukkan sebagai: L dimana: = massa arus air memasuki menara (lb/min) t 1 = Suhu air panas yang memasuki menara ( o F) t 2 = Suhu air dingin yang keluar menara ( o F) L(t 1 -t 2 )..(2) BTU (British Thermal Unit) adalah jumlah panas hilang atau terima yang dibutuhkan untuk mengubah suhu 1 lb air setiap 1 o F. Namun, karena penguapan yang berlangsung dalam menara, aliran massa air yang meninggalkan menara lebih sedikit dari air yang masuk, dan perpindahan panas inilah yang berkaitan dengan perbedaan alir massa tersebut. Karena laju penguapa harus sama dengan laju perubahan pada rasio kelembaban, maka laju panas yang hilang ditunjukkan oleh perubahan pada rasio kelembaban dituliskan sebagai: H 1 dimana : G(h 2 -h 1 ) (t 2-32) (3) = Rasio kelembaban dari udara masuk (lb uap/lb udara kering)
H 2 = Rasio kelembaban dari udara keluar (lb uap/lb udara kering) (t 2-32) = Entalpi air pada suhu air dingin (Entalpi air bernilai 0 saat suhu 32 o F) C. HEAT LOAD, RANGE & GPM "Ldt" merupakan beban panas yang dikenakan pada tower dengan proses yang ada Namun, karena pon air per unit waktu tidak mudah diukur, beban panas biasanya dinyatakan sebagai: dimana: Beban panas = gpm x R x 81/3 = Btu / min.(4) gpm = laju aliran air melalui proses dan lebih tower-gal/min. R = "Range" = Perbedaan antara panas dan dingin suhu- Air F. 81/3 = Pounds per galon air. Catatan dari rumus (4) bahwa beban panas menetapkan hanya perbedaan suhu yang Diperlukan dalam air proses, dan tidak peduli dengan perbedaan panas dan dingin air sendiri. Oleh karena itu, indikasi hanya dari beban panas berarti ke Application Engineer untuk mengukur menara pendingin. Informasi lebih lanjut yang bersifat khusus diperlukan. Operasi optimum proses biasanya terjadi dalam waktu yang relatif sempit. laju aliran dan suhu air dingin, yang menetapkan dua parameter yang diperlukan untuk ukuran sebuah pendingin tower-yaitu, gpm dan suhu air dingin. Beban panas dikembangkan dengan proses menetapkan ketiga suhu air parameter-panas datang ke menara. Sebagai contoh, mari kita berasumsi bahwa proses pengembangan panas beban 125.000 Btu / min dengan 1.000 gpm air pada 85 F. Dengan transformasi sedikit rumus (4), kita dapat menentukan suhu air elevasi melalui proses sebagai berikut: R= 125000 1000 x8 1 =15 3..(5) Oleh karena itu, suhu air panas datang ke menara akan menjadi 85 F + 15 F = 100 F. D. WET-BOLA SUHU Setelah menetapkan bahwa menara pendingin harus mampu mendinginkan 1.000 gpm air dari 100 F sampai 85 F, apa parameter udara yang masuk harus diketahui? Persamaan akan mengidentifikasi entalpi untuk menjadi perhatian utama, tetapi entalpi udara bukanlah sesuatu yang secara rutin diukur dan dicatat pada setiap lokasi geografis. Namun, bola basah dan kering-bulb suhu nilai mudah diukur, dan melirik Figure 2 (grafik psychrometric) menunjukkan bahwa baris konstan bola basah sejajar garis entalpi konstan, sedangkan baris konstan kering-bola tidak tetap hubungan dengan entalpi. Oleh karena itu, wetbulb Suhu adalah parameter udara dibutuhkan untuk benar ukuran menara pendingin.
1. Variabel yang mempengaruhi a. Variasi ukuran tower linier dengan heat load. b. Ukuran tower berbanding terbalik dengan jarak. Semakin besar ukuran tower maka range akan kecil, begitu pula sebaliknya. c. Ukuran tower berbanding terbalik dengan approach (pendekatan suhu). Semakin kecil ukuran tower pendekatan suhu semakin besar. d. Ukuran tower berbanding terbalik dengan temperatur bola basah. Semakin besar ukuran tower maka temperatur bola basah semakin kecil, begitu pula sebaliknya. Karena ukuran tower besar maka kemampuan untuk menyerap embun berkurang bersamaan dengan penurunan temperatur. 2. Visualisasi perubahan enthalpy Untuk memahami perubahan panas total pada cooling tower, kita asumsi tower yang didesain untuk mendinginkan 120 gpm (1000lb/min) water dari 85 F ke 70 F dengan temperatur bola basah 65 F dan temperatur bola kering 78 F. Asumsi juga bahwa udara yang masuk ke cooling tower sebesar 1000lb/min. Selama aliran massa udara bisa kontak dengan 1 lb air. Udara masuk pada kondisi 1 (65 F bola basah dan 78 F bola kering), mulai memperoleh panas dan membentuk embun. Kesetimbangan ini akan terus berjalan hingga udara keluar menuju kondisi 2. Garis putus putus menunjukkan perubahan pada sifat fisik karena kontak udara dengan air. a. Enthalpy bertambah dari 30.1 Btu ke 45.1 Btu karena panas yang diperoleh dari air ditangkap oleh udara, sehingga transfer panas terjadi. b. Embun udara bertambah dari 72 grains ke 163 grains (7000 grains = 1lb). Hal ini dikarenakan sebagian air menguap dan menatu dengan udara sehingga membentuk embun.