Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 ISSN 0852-2979 837 REVITALISASI SISTEM PENDINGIN EVAPORATOR TIPE COOLING TOWER Budiyono, Sugianto Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN ABSTRAK REVITALISASI SISTEM PENDINGIN EVAPORATOR TIPE COOLING TOWER. Telah dilakukan revitalisasi pada sistem pendingin evaporator tipe cooling tower. Sistem pendinginan evaporator menggunakan pendingin air. Air pendingin disalurkan ke cooler evaporator dan setelah mengambil panas evaporator, air tersebut dikeluarkan dari condenser untuk disirkulasikan ke heat exchanger. Air dingin keluaran heat exchanger dikembalikan ke cooler evaporator. Air panas keluaran heat exchanger disirkulasikan ke cooling tower untuk didinginkan dengan udara. Permasalahannya adalah kapasitas operasi peralatan tidak optimal. Untuk itu dilakukan revitalisasi peralatan. Revitalisasi dilakukan dengan memperbaiki yang rusak dan memelihara peralatan untuk memperpanjang umur pakai. Revitalisasi berhasil menaikkan cooling range cooling tower 62101 A dari 4,5 o C ke 5 o C sedangkan cooling tower 62101 B dari 1 o C ke 5 o C. Revitalisasi telah berhasil menurunkan approach cooling tower 62101 A dari 4,8 o C ke 4,2 o C sedangkan cooling tower 62101 B turun dari 7 o C ke 4,3 o C. Revitalisasi berhasil meningkatkan efektivitas cooling tower 62101 A dari 48% ke 54% sedangkan cooling tower 62101 B meningkat dari 13% ke 54%. Meningkatnya efektivitas berarti bahwa penukar panas bekerja semakin baik dan efektif. ABSTRACT REVITALIZATION OF COOLING TOWER TYPE COOLING SYSTEM OF THE EVAPORATOR. Revitalization has been done on cooling tower type cooling system of evaporator. Evaporator cooling system uses water as coolant. Cooling water supplied to the evaporator cooler and after taking heat from the evaporator, the water is removed from the condenser and circulated to a heat exchanger. Cold water from the heat exchanger output is returned to the evaporator cooler. Hot water from the output of the heat exchanger is circulated to the cooling tower to be cooled with air. The problem that occured is the equipment was not in optimal operating capacity. Therefore, it is necessary to revitalize the equipment. Revitalization is done by repairing the damage parts and maintaining the equipment to extend their life. The revitalization was successfully raise the cooling capacity of the cooling tower 62101A from initial value of 4.5 o C to 5 o C, and for cooling tower 62101 B the value raised from 1 o C to 5 o C. The revitalization has been successfully reduced the approach value of cooling tower 62101A from value of 4.8°C to 4.2°C and for cooling tower 62101B the value reduced from 7 o C to 4.3 o C. The revitalization successfully increased the effectiveness of the cooling tower 62101A from 48% to 54%, while for the cooling tower 62101 B, the value increased from 13% to 54%. Increase in effectiveness means that the heat exchanger works better and effective. Keywords: revitalization, cooling, evaporator PENDAHULUAN Dalam proses evaporasi, dibutuhkan media untuk mendinginkan destilat hasil evaporasi. Kapasitas pendinginan disyaratkan suhu masuk cooler evaporasi 32 o C dan suhu keluar kondenser 42 o C. Untuk memenuhi persyaratan tersebut digunakan unit pendingin sistem tertutup dengan menggunakan cooling tower. Cooling tower pendukung operasi pengolahan limbah mempunyai kemampuan
10
Embed
REVITALISASI SISTEM PENDINGIN EVAPORATOR …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/80-Budiyono,_Revitalisasi... · Rangkaian pendingin ini ... Temperature indicator kapasitas 0 ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 ISSN 0852-2979
837
REVITALISASI SISTEM PENDINGIN EVAPORATOR
TIPE COOLING TOWER
Budiyono, Sugianto
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif - BATAN
ABSTRAK
REVITALISASI SISTEM PENDINGIN EVAPORATOR TIPE COOLING TOWER.
Telah dilakukan revitalisasi pada sistem pendingin evaporator tipe cooling tower. Sistem
pendinginan evaporator menggunakan pendingin air. Air pendingin disalurkan ke cooler
evaporator dan setelah mengambil panas evaporator, air tersebut dikeluarkan dari condenser untuk
disirkulasikan ke heat exchanger. Air dingin keluaran heat exchanger dikembalikan ke cooler
evaporator. Air panas keluaran heat exchanger disirkulasikan ke cooling tower untuk didinginkan
dengan udara. Permasalahannya adalah kapasitas operasi peralatan tidak optimal. Untuk itu
dilakukan revitalisasi peralatan. Revitalisasi dilakukan dengan memperbaiki yang rusak dan
memelihara peralatan untuk memperpanjang umur pakai. Revitalisasi berhasil menaikkan cooling
range cooling tower 62101 A dari 4,5 oC ke 5
oC sedangkan cooling tower 62101 B dari 1
oC ke 5
oC. Revitalisasi telah berhasil menurunkan approach cooling tower 62101 A dari 4,8
oC ke 4,2
oC
sedangkan cooling tower 62101 B turun dari 7 oC ke 4,3
oC. Revitalisasi berhasil meningkatkan
efektivitas cooling tower 62101 A dari 48% ke 54% sedangkan cooling tower 62101 B meningkat
dari 13% ke 54%. Meningkatnya efektivitas berarti bahwa penukar panas bekerja semakin baik
dan efektif.
ABSTRACT
REVITALIZATION OF COOLING TOWER TYPE COOLING SYSTEM OF THE
EVAPORATOR. Revitalization has been done on cooling tower type cooling system of
evaporator. Evaporator cooling system uses water as coolant. Cooling water supplied to the
evaporator cooler and after taking heat from the evaporator, the water is removed from the
condenser and circulated to a heat exchanger. Cold water from the heat exchanger output is
returned to the evaporator cooler. Hot water from the output of the heat exchanger is circulated
to the cooling tower to be cooled with air. The problem that occured is the equipment was not in
optimal operating capacity. Therefore, it is necessary to revitalize the equipment. Revitalization is
done by repairing the damage parts and maintaining the equipment to extend their life. The
revitalization was successfully raise the cooling capacity of the cooling tower 62101A from initial
value of 4.5oC to 5
oC, and for cooling tower 62101 B the value raised from 1
oC to 5
oC. The
revitalization has been successfully reduced the approach value of cooling tower 62101A from
value of 4.8°C to 4.2°C and for cooling tower 62101B the value reduced from 7oC to 4.3
oC. The
revitalization successfully increased the effectiveness of the cooling tower 62101A from 48% to
54%, while for the cooling tower 62101 B, the value increased from 13% to 54%. Increase in
effectiveness means that the heat exchanger works better and effective. Keywords: revitalization, cooling, evaporator
PENDAHULUAN
Dalam proses evaporasi, dibutuhkan media untuk mendinginkan destilat
hasil evaporasi. Kapasitas pendinginan disyaratkan suhu masuk cooler evaporasi
32 oC dan suhu keluar kondenser 42
oC. Untuk memenuhi persyaratan tersebut
digunakan unit pendingin sistem tertutup dengan menggunakan cooling tower.
Cooling tower pendukung operasi pengolahan limbah mempunyai kemampuan
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 ISSN 0852-2979
838
menurunkan suhu dari 42 oC menjadi 32
oC. Persyaratan lainnya adalah PH air 4 –
9, kandungan khlor lebih kecil dari 100 mg/l dan flowrate 120m3/jam.
Metode pendinginan evaporator adalah menggunakan pendingin air. Air
pendingin disalurkan ke cooler evaporator dan air yang telah mengambil panas
dikeluarkan dari condenser disirkulasikan ke heat exchanger. Air dingin keluaran
heat exchanger dikembalikan ke cooler evaporator. Rangkaian pendingin ini
disebut dengan unit pendingin primer. Di heat exchanger, pendingin primer
bersinggungan dengan media pendingin yang lebih rendah suhunya yang dikenal
dengan pendingin sekunder. Pendingin sekunder keluaran heat exchanger
disirkulasikan ke cooling tower untuk didinginkan dengan udara. Air pendingin
dari cooling tower selanjutnya disirkulasikan kembali ke heat exchanger. Dengan
adanya pendinginan air dari proses pendinginan heat exchanger, maka akan
diketahui berapa beban kalor yang terjadi di cooling tower, sehingga diketahui
apakah pendinginan air yang berasal dari pendinginan evaporator dapat berjalan
dengan baik. Karakteristik cooling tower dinyatakan dengan kisaran (range),
pendekatan (approach) dan beban kalor (cooling load).
Sistem air pendingin terdiri dari beberapa peralatan diantaranya Cooling
Tower, Expansion Tank, Air Separator, Circulating Pump, Heat Exchanger,
Chemical Feeder System, Make Up Water System dan Bleed Off System.
Permasalahan saat ini adalah kapasitas operasi peralatan hanya 50% karena satu
unit motor fan tidak berfungsi akibat adanya short circuit. Floating valve pengatur
aliran air tidak berfungsi karena pecah. Flexible joint pada sisi discharge dalam
kondisi pecah akibat besarnya beban pipa yang ditopang. Tranfer panas heat
exchanger tidak maksimal. Satu cooling tower tidak bisa dioperasikan dari kontrol
terpusat. Untuk mengatasi permasalahan tersebut perlu dilakukan revitalisasi.
Makalah ini menyampaikan revitalisasi sistem pendingin yang telah
dilakukan selama tahun 2012.
DASAR TEORI
Cooling tower basah adalah peralatan pembuang kalor berdasarkan
mekanisme pendinginan air dengan menggunakan udara yang berkontak secara
langsung dan menguapkan sebagian air tersebut. Aliran udara di cooling tower
basah terjadi dengan atau tanpa bantuan kipas, dengan arah aliran udara searah
atau aliran berlawanan arah dengan jatuhnya air. Cooling tower basah aliran
lawan arah yang tanpa menggunakan kipas tergolong cooling tower jujut alami
dan yang menggunakan kipas disebut cooling tower jujut mekanik. Cooling tower
basah jujut mekanik aliran lawan arah masih dibagi menjadi cooling tower basah
induced draft dan forced draft.
Pada cooling tower basah induced –draft aliran lawan arah sebagian air
diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir.
Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan. Skema sistem cooling tower
pendingin evaporator diperlihatkan pada Gambar-1. Mekanisme pembuangan
panas cooling tower basah dalam bentuk penguapan (evaporation) mengambil
porsi 75 % di cuaca panas dan 60 % pada cuaca dingin dari beban pendinginan
dan sisanya berupa penambahan panas sensibel ke udara[1]
. Cooling tower basah
mampu menurunkan suhu air lebih rendah dari jenis peralatan yang hanya
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 ISSN 0852-2979
839
menggunakan udara untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil atau
cooling tower kering. Pembuangan kalor sensibel ke udara lebih besar pada cuaca
dingin dibandingkan cuaca panas.
Gambar-1. Skema sistem cooling tower basah
[2]
Kehilangan sebagian air sirkulasi karena penguapan diantisipasi dengan
sistem air tambahan atau make up water system. Air tambahan juga untuk
pengganti hembus buang (blowdown), dan hanyutan (drift). Hembus buang
biasanya 20 %, dan hanyutan 2 sampai dengan 2,5 % dari kehilangan air karena
penguapan. Sistem distribusi air cooling tower basah induceddraft aliran lawan
arah menyemprotkan air menggunakan nosel ke inti menara dimana udara
berhembus naik untuk bersinggungan secara langsung dengan udara. Cooling
tower merupakan tempat terjadinya perpindahan panas dan massa sehingga air
menjadi dingin.
Komponen cooling tower
Komponen dasar sebuah cooling tower meliputi rangka dan wadah, bahan
pengisi, kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, nosel
dan fan. Kesemuanya dijelaskan sebagai berikut[3]
;
a. Rangka dan wadah. Hampir semua cooling tower memiliki rangka berstruktur yang menunjang
tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan
rancangan yang lebih kecil, seperti unit fiber glass, wadahnya dapat menjadi
rangka.
b. Bahan Pengisi. Hampir seluruh cooling tower menggunakan bahan pengisi (terbuat dari
plastik atau kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan
memaksimalkan kontak udara dan air. Terdapat dua jenis bahan pengisi:
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 ISSN 0852-2979
840
o Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill: air jatuh diatas lapisan yang
berurut dari batang pemercik horisontal, secara terus menerus pecah
menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan
pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastic memberikan perpindahan
panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari kayu.
o Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastik tipis dengan
jarak yang berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air,
membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara.
Permukaannya dapat berbentuk datar, bergelombang, berlekuk, atau pola
lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberi perpindahan
panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi
jenis splash.
c. Kolam air dingin. Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah
cooling tower, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara
dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah
untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa desain, kolam air dingin berada
dibagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain aliran yang
berlawanan arah pada forced draft, air di bagian bawah bahan pengisi
disalurkan ke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air
dingin. Sudu-sudu fan dipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara
naik melalui menara. Dengan desain ini, menara dipasang pada landasannya,
memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.
d. Drift eliminators. Alat ini menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya
tidak hilang ke atmosfir.
e. Saluran udara masuk. Ini merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk bisa
berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada
dibagian bawah menara (desain aliran berlawanan arah).
f. 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. Beberapa desain menara aliran berlawanan
arah tidak memerlukan louver.
Kinerja cooling tower dievaluasi untuk mengkaji tingkat approach dan
cooling range saat ini, identifikasi area terjadinya pemborosan energi dan
memberikan saran perbaikan. Selama evaluasi kinerja, peralatan pemantauan
digunakan untuk mengukur parameter suhu udara bola basah (wet bulb), suhu air
masuk cooling tower, dan Suhu air keluar cooling tower.
Parameter terukur kemudian digunakan untuk menentukan kinerja cooling tower
dengan beberapa cara. Yaitu[4]
:
a. Range Merupakan perbedaan antara suhu air masuk dan keluar cooling tower.
Range yang tinggi berarti bahwa cooling tower telah mampu menurunkan
suhu air secara efektif, dan kinerjanya bagus. Rumusnya adalah:
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 ISSN 0852-2979
841
Range CT (°C) = [suhu masuk CW (°C) - suhu keluar CW (°C)]
b. Approach Merupakan perbedaan antara suhu air dingin keluar cooling tower dan
suhu bola basah lingkungan (wet bulb ambient). Semakin rendah nilai
approach semakin baik kinerja cooling tower. Walaupun, range dan
approach harus dipantau, 'approach' merupakan indikator yang lebih baik
untuk kinerja cooling tower.
Approach CT (°C) = [suhu keluar CW (°C) - suhu wet bulb (°C)]
c. Efektivitas.
Merupakan perbandingan antara range dan range ideal (dalam persentase),
yaitu perbedaan antara suhu masuk air pendingin dan suhu wet bulb
ambien, atau dengan kata lain adalah = Range/ (Range + Approach).
Semakin tinggi perbandingan ini, maka semakin tinggi efektivitas cooling
tower.
Efektivitas CT (%) = 100 x (suhu CW – suhu keluar CW) / (suhu masuk
CW -suhu WB)
TATA KERJA
Bahan
1. Pressure gauge kapasitas 0 – 10 bar
2. Temperature indicator kapasitas 0 – 60 oC
3. Floating valve 1 inchi dan Flexible joint 5 inchi