Cooling Tower
Pada sistem refrigerasi berkapasitas sedang dan besar biasanya menggunakan air sebagai media pendingin Kondenser. Hal ini dikarenakan air memiliki kemampuan memindahkan kalor yang lebih baik daripada udara, sehingga dengan
menggunakan air sebagai pendinginnya ukuran Kondenser dengan kapasitas yang sama bisa menjadi lebih kecil dibandingkan dengan yang berpendingin udara . Kondenser berpendingin air berdasarkan cara kerjanya diklasifikasikan menjadi 2 bagian,yaitu: 1. Sistem air buang (Waste Water System) Air dingin masuk ke Kondenser kemudian keluar dan langsung dibuang. Cara ini diperbolehkan untuk sistem yang berkapasitas kecil atau apabila terdapat sumber air yang banyak. Hal yang harus diperhatikan adalah ketentuan yang berlaku dimana sistem ini bekerja (boleh/tidaknya memakai air dengan kapasitas besar). 2. Sistem air sirkulasi (Recirculation) Dalam sistem ini air yang keluar dari Kondenser didinginkan kembali di Menara Pendingin (Cooling Tower) kemudian disirkulasikan kembali ke Kondenser. Cara Kerja Cooling Tower: Setelah melalui kondenser, temperatur air akan naik karena menyerap sejumlah kalor dari refrigerant di kondenser tersebut. Air panas ini kemudian masuk melalui hot water inlet port pada cooling tower untuk seterusnya naik kebagian atas cooling tower tersebut. Air kemudian keluar melalui lubang2 yang ada pada sprinkler. Sprinkler akan berputar sambil melepaskan air dan mendistribusikannya secara merata di bagian atas cooling tower. Air yang keluar dari sprinkler ini kemudian masuk ke water column dan bersinggungan dengan aliran udara yang arahnya berlawanan (air panas turun ke bagian bawah cooling tower, sementara udara masuk dari bagian bawah untuk seterusnya keluar dari bagian atas). Pada saat persinggungan antara air dan udara ini, sejumlah kalor akan dilepaskan dari air yang bertemperatur lebih tinggi ke udara yang bertemperatur lebih rendah. Akibatnya temperatur air akan turun. Temperatur air yang sudah dingin ini kemudian ditampung di bagian bawah cooling tower (basin) untuk kemudian disirkulasikan lagi menuju ke kondenser agar bisa menyerap kalor lagi. Pada saat persinggungan antara air dan udara, sejumlah air akan ikut terbuang ke udara, sehingga volume air akan berkurang, dan untuk mengatasinya, maka makeup water yang dihubungkan dengan jalur air domestik (PAM) dengan dilengkapi pelampung akan tetap menjaga agar level air di penampung tidak berkurang.
WHAT ARE COOLING TOWERS? Ditulis pada November 20, 2013
A. Latar Belakang Cooling towers yang biasa dikenal dengan menara pendingin merupakan instrumen yang sangat penting dalam dunia Industri. Cooling towers ini berperan dalam menurunkan temperatur dari suatu fluida atau melakukan pembuangan panas limbah panas ke atmosfer. Namun, seringkali kita tidak tahu tentang cooling towers tersebut sehingga pada kesempatan ini akan dijelaskan beberapa hal mengenai cooling towers. B. Pembahasan 1.
Definisi Cooling Towers
Cooling towers merupakan instrumen pembuangan panas dengan mentranfer proses limbah panas ke atmosfer. Cooling towers ini dikategorikan sebagai perangkat pendingin evaporatif yang digunakan untuk mendinginkan air hingga mendekati temperatur bola basah udara sekitarnya dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas.Temperatur Bola basah adalah Cooling Towers memiliki peranan penting dalam dunia industri. Aplikasi cooling towers yang umum digunakan seperti di industri pabrik kimia, petrokimia, perusahaan oil dan gas, pembangkit listrik termal , pabrik makanan, pabrik semikonduktor dan industri lainnya . 2. Jenis-Jenis Cooling Towers Dalam dunia industri cooling towers dapat dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan: 1. Metode perpindahan panas a. Wet cooling tower (cooling towers basah) : Pada cooling towers jenis ini, air panas didinginkan hingga temperatur lebih rendah dari temperatur bola basah udara sekitar. Seperti ketika udara jenuh melewati aliran air maka kedua aliran dari air dan udara akan relatif sama. Sedangkan jika udara tidak jenuh maka udara akan menyerap uap air lebih banyak. b. Dry cooler (pendingin kering) : Pada cooling towers ini pemindahan panas melewati permukaan yang memisahkan fluida kerja dengan udara ambient (temperatur terendah yang bisa dicapai dalam penguapan air).
Sehingga akan terjadi perpindahan panas konveksi dari fluida kerja dengan panas yang dipindahkan lebih besar daripada proses penguapan. c. Fluid cooler (pendingin fluida) : Pada cooling towers ini saluran fluida kerja dilewatkan melalui pipa, dimana air hangat dipercikkan dan kipas dihidupkan untuk membuang panas dari air. Perpindahan panas yang dihasilkan lebih mendekati ke cooling tower basah, dengan keuntungan seperti pada pendingin kering yakni melindungi fluida kerja dari lingkungan terbuka. 2. Menurut metode pembangkitan aliran udara a. Natural draft (penggerak udara alami) : Udara dialirkan melewati cerobong yang tinggi dengan gaya buoyancy. Udara campuran secara alami meningkat hingga terjadi perbedaan densitas antar udara kering dan pendingin udara luar. Udara campuran panas memiliki densitas yang lebih kecil daripada udara yang lebih kering pada temperatur dan tekanan yang sama. Buoyancy udara campuran tersebut menghasilkan arus udara melewati menara. b. Mechanical draft (penggerak udara mekanik), : Menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan udara. 3. Menurut arah aliran udara terhadap aliran air a. Aliran crossflow Pada tipe ini, aliran udara bergerak memotong secara tegak lurus terhadap aliran air pada bahan pengisi.
b. Aliran counterflow:Pada tipe ini, aliran udara pada saat melewati bahan pengisi (fill material) sejajar dengan aliran air dengan arah yang
berlawanan.
3. Komponen Cooling Towers
Komponen dari cooling tower adalah : 1. o Wadah dan rangka. o Bahan Pengisi. Hampir seluruh Cooling tower menggunakan bahan pengisi untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan air. o Drift eliminators. Menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang ke atmosfir. o Saluran udara masuk. Merupakan titik masuk bagi udara menuju Cooling tower. o Saluran udara keluar. Merupakan titik keluar bagi udara dari Cooling tower.
o Sprinkler o Kolam air dingin. Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah Cooling tower, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui Cooling tower dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. o Nosel. Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang seragam pada puncak bahan pengisi penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. o Fan. o Louvers. Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam Cooling tower. Pada umumnya, Cooling tower dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers.Sedangkan beberapa desain Cooling tower aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver. o Pompa. 4. Cara Kerja Cooling Towers Berikut diagram kerja dari cooling tower :
Cara kerja dari cooling towernya adalah : Air panas masuk melalui hot water inlet port pada cooling tower dengan dibantu oleh pompa kemudian naik kebagian atas cooling tower tersebut. Air kemudian keluar melalui lubang2 yang ada pada sprinkler. Sprinkler akan
berputar sambil melepaskan air dan mendistribusikannya secara merata di bagian atas cooling tower. Air yang keluar dari sprinkler ini kemudian masuk ke water column dan bersinggungan dengan aliran udara yang arahnya berlawanan (air panas turun ke bagian bawah cooling tower, sementara udara masuk dari bagian bawah untuk seterusnya keluar dari bagian atas). Pada saat persinggungan antara air dan udara ini, sejumlah kalor akan dilepaskan dari air yang bertemperatur lebih tinggi ke udara yang bertemperatur lebih rendah. Akibatnya temperatur air akan turun. Temperatur air yang sudah dingin ini kemudian ditampung di bagian bawah cooling tower (basin) untuk kemudian disirkulasikan lagi menuju ke kondenser agar bisa menyerap kalor lagi. Pada saat persinggungan antara air dan udara, sejumlah air akan ikut terbuang ke udara, sehingga volume air akan berkurang, dan untuk mengatasinya, maka makeup water yang dihubungkan dengan jalur air domestik (PAM) dengan dilengkapi pelampung akan tetap menjaga agar level air di penampung tidak berkurang. Pada video berikut diperlihatkan cara kerja dari cooling tower secara lebih detail http://www.youtube.com/watch?v=z9-cVGrR9OE C. Penutup Demikianlah pembahasan mengenai cooling tower semoga memberikan manfaat bagi pembaca. Mohon maaf atas semua kesalahan pada penulisan ini. Cooling Water Treatment Cooling Tower adalah suatu menara atau bangunan sirkulasi udara secara langsung atau tidak langsung kontak dengat air panas dan kemudian diubah menjadi air dingin yang diharapkan atau memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain.
Prinsip Kerja Cooling Tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa yang terjadi. Besarnya laju perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin.
Peranan Cooling Tower banyak digunakaan untuk mendinginkan air, dimana proses pendinginan dapat terjadi dengan bantuan udara luar serta kipas untuk mempercepat pendinginan tersebut.
Proses heat transfer melibatkan; transfer latent heat yang disebabkan oleh penguapan air dalam porsi kecil, dan juga transfer sensible heat yang disebabkan oleh perbedaan temperatur antara air dan udara. Diperkirakan 80% dari transfer heat itu adalah kalor latent dan 20% sisanya adalah kalor sensible. Sebuah cooling tower bisa digunakan sebagai penghilang panas dalam proses thermodynamics konvensional seperti pendinginan atau generasi tenaga steam ataubiasa digunakan dalam berbagai proses dimana air digunakan untuk penukar panasdan ini baik atau diinginkan untuk membuat penolak panas pada udara atmospherics. Air bekerja sebagai sebagai fluida penukar panas, menghilangkan panas ke udaraatmospherics kemudian didinginkan dan disirkulasi pada system untuk menghasilkanoperasi yang ekonomis.Kemungkinan teoritis dari perpindahan panas per pound dari sirkulasi udara dalam suatu cooling tower bergantung pada temperatur dan uap air dari udara(moisture content of the air). Suatu indikasi uap air dari udara adalah temperatur wet-bulbnya. Idealnya, temperatur wet-bulb harus lebih rendah dari temperatur teoritis dimana air dapat didinginkan.
Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensible, dimana campuran dua aliran fluida pada temperatur yang berbeda (air dan udara) akan melepaskan panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam masalah ini air.
Efek pendinginan inidicapai dengan merubah sebagian cairan ke keadaan uap dengan melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensible juga berperan ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehingga udara akanmendinginkan air dan temperatur akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensible yang diperolehnya. Jika udara kering pada temperatur konstant dijenuhkan dengan air pada temperatur yang sama dalam suatu peralatan kontak langsung. Uap air akan masuk ke udara dengan membawa panas latentnya. Humiditas campuran udara-uap air akan meningkat selama penjenuhan, karena tekanan uap dari air yang berpindah dari lingkungan air lebih besar dari tekanan uapnya dalam udara tak jenuh sehingga penguapan dapat terjadi. Dan bila tekanan uap dari air di udara sama dengan cairannya, maka penguapan akan terhenti. Perpindahan material oleh perbedaan tekanan uap (beda konsentrasi) disebut difusi.
Mendesain Cooling Tower biasanya menggunakan metode Chart / Grafik yang data dan preliminary desain dalam hal estimasi size tower, cost, mechanical.
Tipe - tipe dasar Cooling Tower secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu :
1. Evaporasi Cooling Tower atau Wet Cooling Tower Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan proses transfer panas lewat evaporasi. Tiga perbedaan mendasar pada desain evaporative cooling tower yaitu :
Atmospheric Cooling Tower
Natural Draft Cooling Tower
Mechanical Draft Cooling Tower ; - Forced Draft - Counter Current Induced Draft - Cross Flow Induced Draft - Hyperbolic Tower
2. Non Evaporative Cooling Tower atau Dry Cooling Tower Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan transfer panas sensible. Terdapat tiga jenis desain untuk tipe non evaporative cooling tower :
Air Cooled Condenser
Air Cooled Heat Exchanger
Cooling Air flow
3. Wet Dry Cooling Tower
Gabungan dari dua tipe dasar diatas dengan dua proses pendinginan yangdigunakan secara pararel atau terpisah
Pembagian cooling tower secara garis besar diatas dibagi berdasarkan :
1. Berdasarkan arah aliran udara masuk
Cross flow, udara mengalir secara horizontal, melewati jatuhnya air
Counter current flow, udara mengalir secara vertikal, melawan jatuhnya air
2. Berdasarkan cara pemakaian alat bantu seperti fan atau blower
Induced draft, alat bantu berada di bagian puncak tower
Force draft, alat bantu berada di bagian bawah tower
3. Berdasarkan kondisi aliran udara bebas tanpa alat bantu
Atmospheric ; Cooling tower atmospheric tidak dilengkapi dengan mechanical fan untuk mengalirkan udara ke tower, udara diperoleh dari aliran induksi alami oleh tekanan.Udara pada kondisi ini mengalir bebas tanpa memakai penutup tower.
Natural draft ; Udara mengalir dalam udara pendingin dari tower namun kondisiudara belum tentu atmospheric.
4. Berdasarkan bentuknya
Rectilinier
Round Mechanical Draft
5. Berdasarkan perpindahan panas
Evaporatif
Dry Tower
Plumeabatement
Water Conservation
Prinsip Kerja Cooling Tower Published on: 9:12 PM by admin - No comments
Cooling Tower atau menara pendingin sering atau banyak kita jumpai di Pabrik-pabrik, mall atau sejenisnya. Cooling Tower Salah satu komponen utama pada AC sentral selain chiller, AHU, dan ducting adalah cooling tower atau menara pendingin.Apakah fungsi cooling tower, cara kerja, dan jenis-jenisnya? Di uraian singkat berikut dijelaskan mengenai cooling tower.
Fungsi Cooling Tower adalah sebagai alat untuk mendinginkan air panas dari kondensor dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas. Berikut gambar Cooling tower dengan sistem kerjanya:
Proses pendinginan air dengan cooling tower
Jenis-jenis Cooling Tower
1. Menara Pendingin Forced Draft
Prinsip kerjanya adalah udara dihembuskan ke menara oleh sebuah fan yang terletak pada saluran udara masuk sehingga terjadi kontak langsung dengan air yang jatuh, berikut gambarnya:
Cooling Tower Forced Draft 2. Cooling tower induced draft dengan aliran berlawanan
Prinsip kerjanya :
Air masuk pada puncak dan melewati bahan pengisi (filler)
Udara masuk dari salah satu sisi (menara aliran tunggal) atau pada sisi yang berlawanan (menara aliran ganda)
Fan mengalirkan udara melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar pada puncak menara
berikut gambarnya:
Cooling Tower induced draft dengan aliran berlawanan 3. Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang
Prinsip kerjanya :
Air panas masuk pada puncak menara, melalui bahan pengisi (filler)
Udara masuk dari samping menara melewati filler, sehingga terjadi kontak langsung dengan air (pendinginan) dan keluar menuju puncak
Berikut gambarnya :
Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang
Mengapa Perlu ada Cooling tower ?
Proses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk system AC sentral dengan system kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi, ekspansi(perubahan tekanan) dan evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan media berupa refrigerant yang mengalir dalam system pemipaan yang terhubung dari satu komponen ke komponen lainnya. Untuk mendinginkan refrigran, Kondensor menggunakan air sebagai media untuk proses pendinginannya. Uap refrigeran panas mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung sehingga terjadi proses pertukaran kalor. Uap refrigeran panas berubah fase dari fase gas menjadi cair, yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi (perubah tekanan) , sementara air yang keluar dari kondensor memiliki temperatur yang lebih tinggi. Karena air ini akan digunakan lagi untuk proses pendinginan kondensor maka temperaturnya harus diturunkan kembali atau didinginkan pada cooling tower.
Langkah kerja Cooling Tower
Berikut adalah step by step kerj Cooling Tower:
Langkah pertama adalah memompa air panas dari kondensor menuju menara cooling tower melalui system pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak nozzle untuk tahap spraying atau semburan. Air panas yang keluar dari nozzle (spray) secara langsung melakukan kontak dengan udara sekitar yang bergerak secara paksa karena pengaruh.fan/blower yang terpasang pada cooling tower. Kemudaian air yang sudah mengalami penurunan temperature ditampung dalam bak/basin untuk kemudian dipompa kembali menuju kondensor yang berada di dalam chiller. Pada cooling tower juga dipasang katup make up water yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporative dan blowdown. Prestasi menara pendingin biasanya dinyatakan dalam “range” dan “approach”, dimana range adalah penurunan suhu air yang melewati cooling tower dan approach adalah selisih antara suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar. Perpindahan kalor yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada dua penyebab terjadinya perpindahan kalor yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cooling tower membuat sistem ini lebih hemat energi jika digunakan untuk system refrigerasi pada skala besar seperti chiller.
Semoga bermanfaat ...
