BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA COOLING TOWER

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA COOLING TOWER 4.1 Data Spesifikasi Desain Cooling Tower Data spesifik desain cooling tower digunakan sebagai acuan dan basic data untuk menghitung kinerja cooling tower. Dengan data desain, kita dapat mengetahui batasan seharusnya dalam menggunakan dan menjalankan cooling tower pada suatu pembangkit listrik. Berikut adalah tabel data spesifik desain yang digunakan sesuai dengan ketentuan project awal pembuatan dan pembangunan. Tabel 4.1 Data Spesifikasi Desain No

Parameter

Desain

Satuan

1

Laju Aliran Air Sirkulasi

41726,5

GPM

9477,12 348221,55 110,66

Ton/hour Lb/min o F

2

Temperatur Air masuk (Thot water)

3

Temperatur air keluar (T cold water)

4

Temperatur wet bulb Masuk (Twb inlet)

5

Temperature wet bulb Keluar (Twb exit)

49

http://digilib.mercubuana.ac.id/

43,7 77,9 25,5

0

59

o

15

o

92,12

o

33,4

o

C F o C o

F

C F

C

50

6

Temperatur Dry Bulb Masuk (Tdb inlet)

71,6

o

o

F

7

Relative Humidity

22 50

8

Daya Motor Kipas per sel

171,45

HP

127,85

kW

5741 1750 Pada tanah 198748

ft m kW

1342

-

11377 4

buah

9

Ketinggian Cooling tower

10 11

13 14

Posisi Cooling tower Beban Kalor (Heat Load) Karakteristik Menara Pendingin (Ka V/L) Perbandingan L/G Jumlah Kipas

15

KaV/L = 1,45*(L/G)-0,6

12

C %

4.2 Data Parameter Terkait Cooling Tower Berdasarkan Hasil Rekaman Pada Control Room 1. Daya Motor Kipas Berdasarkan kondisi desain diketahui daya motor kipas per sel, sehingga untuk mengetahui daya di lapangan, pertama – tama kita mencari arus kipas terpakai dari data operator. Kipas yang digunakan terdiri dari empat buah kipas. Sehingga didapatkan data tabel arus terpakai sebagai berikut: Tabel 4.2 Arus Terpakai Waktu 00.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Kipas 1 173 172 172 172 173 172 172 173 179 176 176 176 176 175

Arus Kipas (Ampere) Kipas 2 Kipas 3 183 153 179 153 179 153 179 153 180 154 180 155 180 155 180 154 180 157 185 157 185 158 184 158 183 156 182 155


Kipas 4 169 170 170 170 170 171 169 170 172 171 171 170 170 170

51 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

175 175 176 176 177 177 176 176 177 172

184 184 183 183 182 183 183 183 184 186

156 157 158 156 157 157 157 156 157 154

169 169 170 170 170 169 170 171 170 169

00.00

174

183

155

170

Rata-rata

= 174,52

=182,28 =155,64

=170,08

Dengan asumsi tegangan terpakai konstan sebesar 380 V , maka daya motor kipas yang terpakai dapat diketahui dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

P=

x 0.925 (kW)................................................................(Persamaan 4.1)

Berikut perhitungan dengan menggunakan rumus diatas dengan jumlah kipas 4 buah kipas : 

Untuk daya motor kipas 1 : Diketahui : I = 160 Ampere Maka,

P= 

Untuk daya motor kipas 2 I = 178.68 Ampere Maka, P=



= 97.4105 KW

=178.68 KW

Untuk daya motor kipas 3


52

I = 145.48 Maka, = 88.5705 KW

P= 

Untuk daya motor kiaps 4 I = 168.8 Maka,



P=

= 102.7681 KW

Sehingga diperoleh table sebagai berikut : Tabel 4.3 Daya Motor Kipas Terpakai dari Hasil Perhitungan Parameter

Kipas 1

Kipas 2

Kipas 3

Arus rata-rata (Ampere)

160

178.68

145.48

Daya Motor Kipad Terpakai (KW) Daya Motor Kipas Terpakai Rata – Rata (KW)

97.4105

108.7832

88.5705

Kipas 4 168.8 102.76 81

99.38 KW

2. Temperatur Air Sirkulasi ( Hot Water ) dan Air Keluaran Cooling Tower ( Cold Water) Data temperatur air panas ( T hot water ) yang diambil berasal dari temperatur keluaran kondenser yang kemuadian masuk ke cooling tower. Sementara data temperatur air dingin ( Tcold water ) yang diambil berasal dari air yang meninggalkan cooling tower. Tabel 4.4 Temperatur Air Panas dan Air Dingin Waktu

Twater Ct in o

00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00

C 48,3 48,2 48,11 47,4 47,7 48,2 47,8

o

F 118,94 118,76 118,58 117,32 117,86 118,76 118,04


Twater Ct out o C F 31 87,8 30,7 87,26 30,7 87,26 30,5 87,08 30,6 87,08 30,7 87,62 30,6 84,2 o

53 07.00 08.00 09.00

47,9 48 50,4

118,22 118,4 122,72

30,6 30,9 29,6

85,1 85,1 85,46

10.00 11.00 12.00 13.00 14.00

49,6 49,4 50 49,3 49,5

121,28 120,42 112 120,74 121,1

29,5 29,5 29,7 28,2 29,4

82,76 84,92 84,38 84,56 84,38

15.00 16.00 17.00

49,1 48,9 49

120,38 120,02 118,76

29,1 29,2 29,1

84,56 84,38 83,66

18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 00.00 Rata-rata / 25

48,9 47,8 48 48,2 42 46 47 1204,4/25 = 48,176

118,4 118,76 107,6 114,8 116,6 114,8 116,6 2959,18 / 25 = 118,32

28,7 28,4 28,4 28,6 28,6 29,2 30,1 741,6 / 25 = 29,66

83,12 83,12 83,48 83,48 84,48 84,74 86,18 2134,16 / 25 = 85,37

3. Laju Air Masuk Cooling Tower( Qin ) Berdasarkan data operator untuk cooling tower dihasilkan laju aliran air masuk cooling tower sebagai berikut: Tabel 4.5 Hasil Pembacaan Laju Aliran Air Masuk Cooling Tower Waktu 00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00

Laju Aliran Air Masuk Cooling Tower 9357 9143 9321 9321 9405 9310 9310

07.00

9452

08.00

9203

09.00

9500

10.00

9321


54 11.00

9381

12.00

9321

13.00

9262

14.00

9440

15.00

9440

16.00

9500

17.00

9500

18.00

8965

19.00

9381

20.00

9300

21.00

9500

22.00

9500

23.00

9500

24.00

9500

Ratarata/25

9373.32

4. Hasil Pembacaan Temperatur Bola Basah ( Twet bulb ) Berdasarkan data operator di dapatkan Twet Bulb sebagai berikut, dari hasil data operator akan diketahui kinerja cooling tower, dengan membandingkan rata – rata Twet bulb dengan kondisi desain: Tabel 4.6 Temperatur Bola asah Udara Masuk Cooling Tower ( Twet bulb ) Waktu 00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00 08.00

Twet Bulb (oC) 15,5 16,3 16,6 16,1 15,7 16,3 16,7 17,1 17


(oF) 59,9 61,34 61,88 60,98 60,26 61,34 62,06 62,78 62,6

55 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00

17 17 17 17,5 18,1

62,6 62,6 62,6 63,5 63,32

14.00 15.00 16.00 17.00

18,1 18 17,9 17,8

64,58 64,4 64,22 64,04

18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00

17,6 16,5 16,7 16,9 16,8 17 17,2

63,68 61,7 62,06 62,42 62,24 62,6 62,96

424,7 25 = 16,988

15622,86 25 = 62,514

    

4.3

Dari data recordingtabel 4.2,4.3,4.4,,4.5,4.6yang didapat dari control room maka didapat hasil sebagai berikut : Daya motor kipas rata – rata per sel dari cooling tower : 99.38 KW Temperatur air panas yang masuk ke cooling tower (Thot water) : 48,176̊C Temperatur air dingin yang masuk ke cooling tower (Tcold water) : 29,66̊C Laju aliran air sirkulasi yang masuk ke cooling tower (Q) : 9373.32 T/h Temperatur bola basah udara masuk ke cooling tower (Twet bulb) : 62.514 ̊C Kinerja Cooling Tower Menggunakan Kurva Karakteristik

1. Menghitung perbandingan laju aliran massa air/udara Dengan menggunakan rumus dibawah ini lita akan mengitung nilai aliran massa air/udara pada cooling tower, langkahnya adalah sebagai berikut :


56

 Untuk Kondisi desain 

Mencari Sebelum mencari

, pertama – tama dicari hout

menggunakan rumus berikut: ………...…..(Persamaan 4.2) Diketahui : , Pada ketinggian

Pada

1750 m = 5741 ft (sesuai tabel

4.1) didapat

(dari table entalpi lampiran BI). Sehingga masukan ke dalam rumus persamaan 4.2 sebagai berikut : Btu/lb 

Dengan

sebesar 65.78 Btu/lb, dari table entalpi pada

lampiran B2 maka di dapat Twet bulb exit(Twb)exit sebesar



Dengan menggunakan table kerapatan campuran udara uap air (lampiran A2) dan volume spesifiknya(lampiran C2), pada temperature

, maka didapat

0.05724 lb/ft3 dan 

Maka : Diketahui : Qtest

=

dari table 3.5

Qdesain =

dari table 4.1


18.1716 ft3/lb

57

0.05724 lb/ft3 18.1716 ft3/lb kW dari table 4.1 Masukan ke dalam rumus persamaan 4.1 :

 Untuk kondisi pengujian (test) Untuk mengisi kondisi test, pertama – tama dihitung sebagai berikut :  

....(Persamaan 4.3) Pada

,

pada ketinggian

5741 ft dari tabel 4.1 didapat = 30.844 Btu/lb (menggunakan table entalpi lampiran BI) 

Sehingga persamaan 4.2 dan 4.3 sebagai berikut :

Karena terdapat 2 variabel yang tidak diketahui dalam 2 persamaan yang dimiliki, maka akan digunakan metode try and error untuk mendapatkan harga tersebut.Sebagai


58

pemikiran pertama diambil Twb = 880F. (Gunakan dengan menggunakan tabel entalpi seperti contoh diatas) Tabel 4.7 Tabel Try and Error Twb

Twb

88

0.0578

17.9878

1.334

74.886

97

97

0.0577

18.152

1.346

75.229

97

97

0.0577

18.152

1.346

75.229

97

Dari table try and errordiatas, didapatkan nilai : 75.229 Btu/lb = 1.346

2. Menghitung Nilai Karakteristik Cooling Tower (NTU) Diketahui : 

dari table 4.5



dari table 4.5

 

pada data kondisi pengujian test



pada data pengujian test hasil perhitungan 3.7 table try and error



pada data pengujian test hasil perhitungan 3.7 table try and error Kemudian nilai NTU dipergunakan rumus dibawah ini :


59

..(Persamaan 4.5) Sehingga : 

Nilai

....................................(Persamaan 4.6)

didapat dari table entalpimenggunakan table entalpi

lampiran BI pada temperatur ft :

dan ketinggian 5642

= 60.080 Btu/lb.

Dimana hw1 = Entalpi air dan udara Btu/lb 



...................(Persamaan 4.7)

............................................................(Persamaan 4.8) tu/lb



..................................................................(Persamaan 4.9) Btu/lb

 Dengan cara yang sama dan data yang sama untuk harga entalpi titik berikutnya dapat dilihat pada table di bawah ini, sehingga didapatkan harga NTU cooling tower untuk kondisi pengujian.


60

Tabel 4.8 NTUpengujianCooling Tower NTU test WATER SIDE

AIR SIDE

ENTHALPY DIFF

Descriptions

tw(0F)

hw(Btu

Descriptions

ha(btu/lb)

1/(hw-ha)

/lb) 88.665

60.080 H1+ 0.1*L/G*R

35.27907

0.040321063

98.55

77.963 H1+ 0.4*L/G*R

48.58428

0.034038242

105.14

93.781 H1+ 0.6*L/G*R

57.45442

0.027528052

115.025 128.717 H1+ 0.9*L/G*R

70.75963

0.017254061

Sum of 1/(hw-ha)

0.119193891

NTU =(R*sum of 1/(khw-ha))/4

0.981859677

Dari table 3.8 di dapat hasil NTUpengujian sebesar 0.982  Kemudian:

....….(Persamaan 4.10)

Dimana : C = Konstanta yang berhubungan dengan rancangan cooling tower m = Eksponen yang berhubungan dengan rancangan cooling tower atau disebut juga dengan sllope (-0.5 - -0.8 ) Msukan ke dalam rumus diatas:

 Kinerja Cooling Tower merupakan persamaan dari 3.33 :


61

Besarannya nilai untuk pada nilai

didapatkan, sama dengan NTU kondisi pengujian

. 

Untuk mencari nilai

maka digunakan metode interasi

sebagai berikut menggunakan persamaan 4.6 :

Diketahui :  T1=THwdesain=

dari table 4.1

 T2=TCWdesain=

dari table 4.1

 Range (R) = T1 – T2 =

-

=

 hindesain= h1= 28.52 Btu/lb, dari L/G test untuk kondisi desain  hout desain= h2= 65.78 Btu/lb, L/G test untuk kondisi desain Kemudian menentukan L/G’test yang kira-kira hasilnya mendekati hasil NTU(KaV/L)test dan NTU(KaV/L)desain. Tabel 4.9 Perhitungan L/G’test L/G’test

0.95

0.99

1

1.05

1.07

1.08

2

NTU(KaV/L)test 1.2106 1.181 1.174 1.1401 1.1241 1.1210 0.7745

 Mencari L/G ‘ sehingga menghasilkan nilai NTU desain = NTU test o

Percobaan pertama menggunakan L/G’ = 0.95 Tabel 4.10 Perhitungan L/Gdesain dengan L/G’test=0.95


62

NTU desain WATER SIDE Descriptions tw (oF)

AIR SIDE hw (btu/lb) Descriptions

ENTH DIFF

ha (Btu/lb) 1/ (hw-ha)

T2+0.1xR

81.176

51.934 h1+0.1*L/G*R

31.6322

0.049256716

T2+0.4xR

91.004

66.078 h1+0.4*L/G*R

40.9688

0.039826039

T2+0.6xR

97.556

78.491 h1+0.6*L/G*R

47.1932

0.031951127

T2+0.9xR

107.384

101.960 h1+0.9*L/G*R

56.5298

0.022011789 0.1430756

Sum of 1/(hw-ha)

1.2066

NTU desain pada L/G’=(R*sum of 1/(khw-ha))/4

Untuk L/G’test = 0.95 nilai NTUdasain didapat 1.2066 Karena nilai NTUdesain belum sama dengan nilai NTUtest, maka kemudian dicoba lagi dengan nilai L/G’ = 1.05 o

Percobaan kedua menggunakan L/G’ = 1.05 Tabel 4.11 Perhitungan L/Gdesain dengan L/Gtest’= 1.05 NTU desain

WATER SIDE Descriptions tw (oF)

AIR SIDE hw

Descriptions

(btu/lb)

ENTH DIFF

ha

1/ (hw-ha)

(Btu/lb)

T2+0.1xR

81.176

51.934 h1+0.1*L/G*R

31.796

0.049657364

T2+0.4xR

91.004

66.078 h1+0.4*L/G*R

41.624

0.040893105

T2+0.6xR

97.556

78.491 h1+0.6*L/G*R

48.176

0.03298697

T2+0.9xR

107.384

101.960 h1+0.9*L/G*R

58.004

0.022750022


63

0.146287461

Sum of 1/(hw-ha) NTU desain pada L/G’=(R*sum of 1/(khw-ha))/4

1.19809

Untuk L/G’ = 1.05, nilai NTUdesain didapat 1.2351 Karena nilai NTUdesain belum sama dengan nilai NTUtest o

Percobaan ketiga menggunakan L/G’ = 0.99 Tabel 4.12 Perhitungan L/Gdesain dengan L/Gtest’=0.99 NTU desain

WATER SIDE Descriptions

tw (oF)

AIR SIDE hw

Descriptions

(btu/lb)

ha

ENTH DIFF 1/ (hw-ha)

(Btu/lb)

T2+0.1xR

81.176

51.934 h1+0.1*L/G*R

31.76324

0.049576714

T2+0.4xR

91.004

66.078 h1+0.4*L/G*R

41.41296

0.040642079

T2+0.6xR

97.556

78.491 h1+0.6*L/G*R

47.97944

0.032774463

107.384 101.960 h1+0.9*L/G*R

57.70916

0.022598441

T2+0.9xR

Sum of 1/(hw-ha) NTU desain pada L/G’=(R*sum of 1/(khw-ha))/4

0.145591697 1.19239

Untuk L/G’ = 0.99, nilai NTUdesain didapat 1.2 Karena nilai NTUdesainsama dengan nilai NTUtest. Ternyata nilai NTUdesain=NTUtest yaitu pada nilai L/G’=0.99 

Pengecekan Ulang Untuk nilai L/G’ = 0.99, maka masukan ke dalam persamaan 4.10 :


64

= 1.1811 = 1.2 (sudah sama nilai NTU nya dengan desain)  Sehingga, kinerja cooling tower

berdasarkan rumus persamaan

3.33 adalah sebagai berikut :

4.4 Analisa Pengolahan Data Gambar dibawah ini merupakan grafik yang menggambarkan kinerja cooling tower dengan menggunakan metode karakteristik KaV/L :

2

Karakteristik desain1.2

1

0 0.95 0.99

1

1.05 1.07 1.08

2

Gambar 4.13 Kurva Kinerja Cooling Tower L/G terhadap (Metode KaV/L)

Kinerja cooling tower dari hasil pcngujian menunjukkan nilai yang masih cukup baik. Hal ini ditunjukkan antara lain oleh :


65

 Perbedaan temperatur air yang meninggalkan cooling tower antara kondisi desain dengan hasil pengujian tidak terlalu besar (7.47 °F ). Perbedaan ini dapat disebabkan oleh perbedaan temperatur bola basah (Twet bulb) pada saat test berbeda dengan kondisi desain ( Twbtest> Twb desain).  Selama pengujian berlangsung, cooling tower mampu beroperasi pada pembebanan yang cenderung tetap (55 MW).  Nilai rata -rata tabel 4.2,4.3,4.4,4.5,4.6,4.7 masih dibawah kondisi desain, kalaupun ada selisih tidak terlalu besar.  Penurunan persentase performa cooling tower sebesar 7.24% selama kurun waktu 6 tahun terakhir, berdasarkan data pengujian dari PLTP Darajat. Kurva yang terbentuk dari hasil pengujian berada dibawah kurva kondisi, desain menunjukkan bahwa kemampuan dari cooling tower untuk mendinginkan air berada dibawah kondisi desain. Hal ini menunjukkan masih terganggunya proses perpindahan panas dan massa yang terjadi di cooling tower. Dari perrnasalahan-permasalahan yang menyebabkan terganggunya proses perpindahan panas yang telah ditulis pada lampiran, kemungkinan terbesar disebabkan oleh adanya kerak atau kotoran yang terbentuk pada paking-paking dan drill eliminator serta adanya korosi sehingga mengganggu proses perpindahan panas yang terjadi antara udara dan air. Pengecekkan dan pembersihan pada kerak atau kotoran yang mengumpul hanya dapat dilakukan pada saat cooling tower tidak beroperasi. Berdasarkan grafik yang didapat, beberapa cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kinerja cooling tower sehingga mendekati kondisi desain yang diinginkan adalah melalui: 1. memperbanyak laju aliran udara (G) yang masuk ke cooling tower


66

2. mengurangi laju aliran air (L) yang masuk ke cooling tower 3. meningkatkan luas permukaaan perpindahan panas pada fill cooling tower. 4. Membersihkan area sekitar cooling tower yang sudah terjadi proses pembentukan endapan baik berupa kerak (scale) maupun fouling. hal ini menurut penulis dapat mengatasi permasalahan beban pendinginan pada cooling tower yang meningkat seiring dengan meningkatnya range. Cara 1 dan 2 didasarkan pada teori dan logika yang menjadi hipotesa penulis, bahwa dengan diperlakukannya cara 1 dan 2 (berkurangnya nilai L/G) maka nilai koefisien NTU (C pada kurva warna merah) yang didapat akan semakin besar sehingga kurva NTUtest akan mendekati NTU kondisi desain (yang digambarkan scbagai kurva biru). Dengan semakin mendekatinya kurva pengujian dengan kurva kondisi desain, maka nilai L/Gintersectionakan juga semakin dekat dengan nilai L/Gdesain, sehingga dapat disimpulkan cara ini dapat meningkatkan kinerja menara pendingin tersebut. Peningkatan perfoma cooling tower melalui perbesaran aliran udara yang masuk ke dalam cooling tower. Solusi ini didasari pada cooling tower berjeniskan induced draft tower. Tipe ini berpotensial untuk meningkatkan aliran udara yang masuk dibandingkan dengan tipe forced draft tower. Kecepatan kipas dan atau blade pitch pada induced draft tower dapat diubah untuk memperbesar aliran udara yang masuk. Bilamana hal ini belum mencukupi kebutuhan beban pendinginan, maka bilah kipas ditambahkan pada fan wheel dan diiringi dengan perbesaran ukuran motor serta perubahan ukuran kabel daya untuk mendukung


67

Diperlukan tahapan lebih lanjut untuk menghitung jumlah aliran udara (G) yang diperlukan pada kondisi terkini cooling tower ataupun menghitung jumlah aliran air (L) masuk ideal yang dapat dikurangi. Selain itu, diperlukan juga tahapan lebih lanjut untuk menganalisis studi kelayakan mengenai perubahan kecepatan kipas pada setiap cell cooling tower, perubahan pada blade pitch hingga penambahan bilah kipas dalam rangka menambah jumlah aliran udara yang masuk. Dan diperlukan juga tahapan lanjut untuk menganalisis studi kelayakan mengenai pengurangan jumlah aliran air yang masuk sehingga tidak mempengaruhi kevakuman atau kinerja condenser.


68





BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA COOLING TOWER

Recommend Documents