PERANCANGAN COOLING TOWER

SISTEM SIRKULASI AIR PENDINGIN

• SIRKULASI TERTUTUP (CLOSED CIRCULATION SYSTEM)• SIRKULASI TERBUKA (OPENED CIRCULATION SYSTEM)• SISTEM SEKALI LEWAT (ONCE THROUGH CIRCULATION)

cooler / condensor

Penampung air dingin

Penampung air panas

Air dingin

Air panas

chiller

SIRKULASI TERTUTUP

cooler / condensor

COOLING TOWER

udara

Make up water

Penampung air dingin

Penampung air panas

Air dingin

Air panas

Air panas

SIRKULASI TERBUKA

ONCE THROUGH SYSTEM

COOLER / CONDENSER

AIR LAUT

Air dingin

Air panas

COOLING TOWER

natural circulation

towers

mechanical draft towers

Atmospheric tower

Natural draft

Forced draft

Induced draft

Spray tower

Spray chamber

Isian (packing)

nozzleAir panas

Udara

Air dinginBASIN

louvers

ATMOSPHERIC TOWER

V = 2.5 – 3 mph (minimal)

5 – 6 mph (optimal)

UDARA

NATURAL DRAFT

UDARA

BASIN

nozzle

Isian (packing)

Drift eleminator

cerobong

AIR DINGIN

Temperatur dan humidity udara rendah

AIR PANAS

AIR PANAS

BASINAIR DINGIN

UDARA

FAN

isian

FORCE DRAFT

UDARA

BASIN

Isian (packing)

AIR PANAS

UDARA

AIR DINGIN

Drift eleminator

FAN

louvers

INDUCE DRAFT1000-5000 gpm (medium) 5000 – 100.000 gpm (besar)

4 – 7 fps

1 – 5 gpm/ft2

AIRUDARA

PUNCAK MENARA

DASAR MENARA

!Y

!Y

Uap air

Uap airinterface

!iY

!iY

it

it

xt

xtyt

yt

Panas sensibelPanas sensibel

Panas laten

Panas sensibel Panas sensibel

Panas laten

PROSES KONTAK CAIR- (GAS&UAP)

TERJADI PERPINDAHAN PANAS & MASSA SECARA SIMULTAN

EFISIENSI DIPENGARUHI OLEH :1. LUAS PERMUKAAN BIDANG KONTAK

(INTERFACIAL SURFACE AREA)- PEMAKAIAN NOZZLE- BAHAN ISIAN (PACKING) LUAS

DAN TURBULENSI FLUIDA.2. WAKTU KONTAK

- PEMASANGAN BAFFLE (TRAY, PLATE,

PACKING)3. DRIVING FORCE

(PERBEDAAN SUHU / PERBEDAAN TEKANAN

PARSIEL UAP)

Z

Z1 = 0

Z2 = Z

dZ

!L

LtLH

!SG!YGt!H

!1L

!2L

2Lt

2LH

1Lt

1LH !SG

!SG

!1Y

!2Y

1Gt

2Gt

!1H

!2H

!SG

1! dLL

LL dtt

LL dHH

!! dYY GG dtt !! dHH

2

1

Air panas

Air dingin

Udara masuk

Udara keluar

Q

Perbedaan temperatur keluar menara dan temperatur wet bulb udara masuk disebut “approach” (tL1 - tw1) = 4 - 5 oF

Perbedaan temperatur air keluar menara dan temperatur air masuk disebut “range” (tL2 - tL1)

Tinggi menara ditentukan dari “Range & approach”. Range : 25-35 oF;

approach 15-20 oF tinggi menara 15-20 ft. approach 4- 8 oF tinggi menara 35 - 40 ft.

Diameter/ luas penampang menara tergantung pada banyaknya air yang didinginkan (kapasitas) dan kecepatan linear udara.

Kehilangan air ( make up) :evaporation loss = 1 %drift loss (percikan), kebocoran2 =

0.2 - 0.3 %

NERACA MASSA KOMPONEN A

!2

!!1

!1

!!2 YGLYGL SS

)( !1

!2

!!1

!2 YYGLL S

NERACA ENTHALPY/PANAS

!2

!1

!1

!1

!2

!2 HGHLQHGHL SLSL

!2

!1

!1

!1

!2

!2 HGHLHGHL SLSL

ADIABATIS Q = 0

NERACA OVER-ALL

(14)

(15)

(16)

NERACA DIFERENSIAL

NERACA ENTHALPY !!! )( dHGHLd SL

!!1

!2 LLL

LLL dtCLHLd !! )(

0!0

!!! )()( YttCdGHdG GSSS

)( !! HdGSPERUBAHAN ENTHALPY PADA TUBUH GAS :

!0

!!!! )( dYGdtCGHdG SGSSS

PANAS SENSIBEL PANAS LATEN

(17)

(18)

(19)

dZttahdtCL iLLLL )(!

dZttahdtCG GiGGSS )(!

dZYYakdYG yS )( !!10

!0

!

dZYYakdYG yS )( !!1

!!

LAJU PERPINDAHAN PANAS SENSIBEL :

FILM CAIRAN :

FILM GAS :

LAJU PERPINDAHAN PANAS LATEN PADA FASE GAS :

LAJU PERPINDAHAN PANAS LATEN SEBANDING DENGAN LAJU PERPINDAHAN MASSA

(20)

(21)

(22)

(23)

LLS dtCLdHG !!!

2

1

!2

!1

!!!L

L

t

t

LL

H

H

S dtCLdHG

)()( 12!!

1!2

!LLLS ttCLHHG

12!

!!1

!2 LL

S

L ttG

CLHH

(17) & (18) (24)

(25)

PERSAMAAN GARIS OPERASIPada koordinat H vs tL, melalui titik 1 (dasar menara) dan titik 2 (puncak menara, dengan slope LCL/Gs

2

1

Grs operasi

Kurve kest.

iivstH !LtvsH !*

tL2tL1

H’2

H’1

H’*1

H’*2

H’

Temperatur cairan (tL)

!

!

S

L

G

CL

Heat transfer potential

PUNCAK MENARADASAR MENARA1

2

tW1

rangeapproach

tG1 tG2

),( 1!1 LtH

),( 2!2 LtH

dZYYakdZttaCkCk

hdHG iyGiSy

Sy

GS )()()( !!

0!!

1Sy

G

Ck

h

dZYtCYtCakdHG GSiiSyS )()( !0

!0

!!

dZHHakdHG iyS )( !!!1

dZYYakdZttahdHG iyGiGS )()( !!0

!!

(21) & (23) (19)

(26)

(27)

(28)

!

!!

!

0 )(

1.

!2

!1

dHHHak

GZdZ

i

H

H y

SZ

dZttahdZHHakdHG iLLiyS )()( !!!!

iL

i

y

L

tt

HH

ak

ah

!!

(28) DIINTEGRALKAN

(29)

Gabungan (27) , (18) , (20) , (28)

(30)

(31)

A

B

Grs operasi

Kurve kest.

iivstH !LtvsH !*

tL2tL1

H’2

H’1

H’*1

H’*2

H’

Temperatur cairan (tL)

slope =ak

ah

y

L

!

!

S

L

G

CLslope = H’*

PUNCAK MENARA

DASAR MENARA

H’Enthalpy driving force

tL

KURVE KESETIMBANGAN LURUS

ahL ak y aKY&Koefisien individual Koefisien over-all

perpindahan massa

Pers (30) menjadi :!2 ../ Yftjamlb

dZHHaKdHG YS )( !!*!! (32)

.)(

!2

!1

!!*

!!

0

H

HY

SZ

HH

dH

aK

GdZ

.)(

!2

!1

!!*

!!

H

HY

S

HH

dH

aK

GZ (33)

aK

G

Y

S!

tOG

rata

H

H

NHH

HH

HH

dH

2!!*

!1

!2

!!*

!

)(.)(

!2

!1

= Over-all height of transfer )( tOGH

= Over-all number of transfer unit, menyatakan berapa kali perubahan enthalpy dalam menara akan terbagi oleh enthalpy driving force rata2

tOGtOG xNHZ

TINGGI MENARA :

(34)