Tugas Khusus CT Marzhya Azalea Open Loop and Close Loop [PDF]

Citation preview

Nama



: Marzhya Azalea Vhilliany



NIM



: 03031381621065



Shift



: Kamis (08.00-11.00 WIB)



Kelompok



:4



OPEN LOOP DAN CLOSE LOOP Cooling Tower adalah alat yang digunakan untuk mendinginkan air proses (cooling water) dengan cara mengontak air tersebut dengan udara. Cooling tower beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa dan panas yang terjadi. Besarnya laju perpindahan massa dan panas pada cooling tower dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dengan fluida dingin, waktu kontak, kecepatan fluida dan temperatur fluida. Cooling tower juga berfungsi sebagai unit pembuangan akhir yang berupa uap atau gas ke atmosfer. Laju perpindahan kalor pada Cooling tower ditentukan oleh dua faktor, yaitu waktu kontak dan luas permukaan antar fase air dan udara. Cooling tower pada pengoperasiannya terdapat suatu Cooling system yang umumnya diterapkan. Cooling system pada cooling tower dapat diartikan sebagai sistem pendingin didalam sebuah unit yang berfungsi untuk mendinginkan komponen-komponen yang beroperasi pada unit pembangkit, sehingga komponen tersebut terhindar dari kerusakan yang diakibatkan oleh panas berlebih (over heating) (Nugraha, 2013). Cooling tower agar dapat beroperasi harus memiliki sebuah cooling water. Cooling water atau air pendingin adalah suatu media yang berfungsi untuk mengambil panas dari suatu proses dengan cara melakukan perpindahan panas (heat transfer). Cooling water sistem pada garis besarnya dibagi menjadi dua tipe, yaitu Recirculation Type dan Once Through Type. Cooling water sangat penting untuk di perhatikan karena apabila terdapat gangguan pada cooling water akan menyebabkan kerusakan alat baik secara langsung maupun tidak langsung serta akan mengganggu proses produksi yang menyebabkan penurunan hasil produksi. Cooling tower dapat di klasifikasikan menjadi berbagai macam tergantung dari sudut mana peninjauan tersebut dilakukan seperti misalnya berdasarkan arah aliran udara yang akan masuk, berdasarkan cara pemakaian alat bantu, berdasakan kondisi aliran udara bebasnya, atau berdasarkan sistem sirkulasi airnya. Cooling tower berdasarkan sistem sirkulasi dibedakan menjadi dua, yaitu opened loop cooling water system dan closed loop cooling water system. (Incropera, 2002).



1.



Open Loop Cooling Tower System Sistem pendingin open loop pada cooling tower merupakan sistem



pendinginan yang dimana sebagian airnya setelah mengalami pemanasan akan diuapkan untuk melakukan proses pendinginan kembali. Pada sistem pendinginan ini air tidak langsung dibuang, melainkan digunakan kembali setelah didinginkan melalui sebuah menara pendingin. Kebutuhan akan make-up water pun akan berkurang jika dibandingkan dengan sistem sekali pakai (Hill dkk, 1990). Open loop cooling water system adalah sistem pendinginan yang dalam pertukaran panasnya untuk mendinginkan airnya memanfaatkan kontak secara langsung antara air dengan udara. Transfer panas yang ada pada sistem terbuka terjadi karena pertukaran panas antara udara dan air dan penguapan sejumlah kecil air yang perlu didinginkan, dan hal ini akan memungkinkan untuk melakukan pendinginan ke suhu yang lebih rendah dari suhu lingkungan.



Gambar 1. Open Loop System (Sumber: Nugraha, 2013)



Sistem pendinginan open loop disebut juga sebagai sistem pendinginan utama karena pada sistem pendinginan jenis ini digunakan untuk mendinginkan kondesor dan juga cooler close loop heat exchanger. Selain itu pendinginan open loop juga mendinginkan generator air cooler, motor boiler feed pump, oil cooler, dan Vacuum Pump Cooler. Sistem pendinginan open loop dalam operasinya dapat dibedakan kedalam dua jenis berdasarkan jenis pompa yang digunakan yaitu, Circulating Water Pump (CWP) dengan ukuran yang besar, dan Open Loop Cooling Water Pump (Booster Pump) dengan ukuran yang lebih kecil. Perbedaan dari kedua jenis pompa diatas hanya terletak pada perbedaan ukurannya.



Pada sistem open loop air biasanya diambil dari sumber alam seperti danau, sungai ataupun laut yang dipompakan melalui kondensor, dan setelah air keluar dari kondensor menjadi panas lalu dibuang kembali ke sumber alam. Sistem open loop ini merupakan cara paling efisien untuk melakukan pembuangan kalor karena menggunakan air pendingin yang berasal lansung dari lingkungan. Dalam penggunaannya terdapat beberapa kelemahan dari sistem open cooling tower, antara lain adalah cost pembuatan kontruksi dan instalasi sistem pendinginan besar, biaya operasional yang tinggi, dan perbedaan antara suhu panas dan dingin yang relatrif besar.



Cara kerja open loop system cooling tower secara garis besar adalah pertama-tama air yang perlu didinginkan akan dialirkan ke bagian atas menara pendingin. Nozzle akan mendistribusikan air tersebut di atas packing menara pendingin kemudian air akan menyebar di dalam film tipis yang terdapat di menara pendingin dan akan menghasilkan permukaan kontak yang sangat besar (permukaan untuk pertukaran panas). Fan akan meniup atau mengekstraksi udara ambien melalui packing. Udara ini akan mendinginkan air dengan dua cara yang berbeda. Air yang bersuhu tinggi tersebut akan hilang karena terjadi perpindahan panas secara konveksi akibat kontak antara air panas tersebut dengan udara yang dingin, tetapi udara yang berperan sebagai bagian pendingin utama tersebut akan mengalami penguapan. Air yang telah didinginkan tersebut akan dikumpulkan di basin agar dapat dialirkan untuk digunakan kembali dalam proses produksi. Sistem open loop biasanya digunakan pada unit pembangkit yang sumber airnya tak terbatas, seperti air laut atau danau. Temperatur air ke sisi pembuangan harus dijaga pada batas yang memenuhi syarat, karena air yang panas cenderung menimbulkan bau dan dapat mematikan ikan. menunjukkan diagram siklus terbuka untuk lokasi unit pembangkit ditepi laut. Pada sistem ini dibuat pembatas level minimum berupa gundukan atau bak pada sisi air keluar kondensor. Hal ini dimaksudkan agar diperoleh efek syphonic walaupun level air bervariasi. Efek syphonic memberikan keuntungan, karena dengan bantuan efek syphonic tenaga pemompaan menjadi lebih ringan. Sisi masuk pompa harus dipasang dibawah permukaan air terendah pada saat pasang rendah untuk mencegah terjadinya kehilangan sisi isap dan menjamin bekerjanya sistem syphonic.



2.



Closed Loop Cooling Tower System Sistem pendingin closed loop adalah sistem pendinginan cooling tower



yang menggunakan media pendingin air demin dengan siklus tertutup. Sistem pendingin jenis ini biasanya digunakan untuk mendinginkan bearing-bearing pompa utama seperti pendinginan pompa ekstrasi kondensat, pompa opened loop, pompa oli, oil cooler boiler feed pump, pendingin kompresor kontrol, pendingin kompresor service, pendingin air dryer, pendingin secondary air heater, pendingin bearing primary air fan, pendingin bearing induce draft fan, pendingin bearing force draft fan, pendingin seal air fan, pendingin LO untuk pulverizer, pendingin hydrolic power unit untuk pulverizer, pendingin bearing clean drain pump,dan pendingin ash handling compressor (Stabat dan Marchio, 2003).



Gambar 1. Closed Loop System (Sumber: Nugraha, 2013)



Tidak ada kontak secara langsung yang terjadi antara air yang akan didinginkan dengan udara yang terdapat pada closed loop system, dan pada sistem ini dibutuhkan tambahan alat heat exchanger untuk kelangsungan prosesnya. Proses perpindahan panas yang terjadi pada closed loop system sebagian terjadi melalui kontak antara air dengan udara dan sebagian lainnya terjadi pada saat proses evaporasi dari sebagian kecil air yang akan di dinginkan tersebut hal ini memungkinkan untuk terjadinya penurunan suhu yang lebih rendah dari suhu lingkungan. Industri makanan tidak memperbolehkan adanya kontak antara air dan udara maka dibutuhkan heat exchanger, karena heat exchanger dapat memisahkan air proses yang akan didinginkan dari air evaporasi pada cooling tower dan menghalangi untuk terjadinya kontak antara air proses dan udara.



Closed loop cooling tower atau sering juga disebut dengan closed circuit cooling tower memiliki dua aliran fluida yang terpisah, yang satu dimana fluida bersirkulasi kembali diluar aliran yang kedua, yang merupakan sebundel tubes yang dilalui oleh air panas yang mengalir. Udara yang berkontakkan dengan cascading water menggenang dan memberikan pendinginan evaporatif yang mirip dengan menara pendingin terbuka, tetapi perbedaannya terletak pada air yang akan didinginkan tidak berkontakkan secara langsung dengan udara. Sistem closed loop ini mengambil air dari kondensor yang dilewatkan melalui peralatan pendinginan, dan dikembalikan lagi ke kondensor, kadang-kadang antara alat pendingin dan kondensor itu ada suatu reservoir yang digunakan dan biasanya peralatan pendingin yang digunakan dalam sistem ini adalah menara pendingin. Keuntungan dari penggunaan sistem closed loop pada cooling tower antara lain adalah low investment costs (biaya investasi yang rendah), chemical atau zatzat kimia tidak banyak digunakan dan make up water tidak banyak yang terbuang, low air pollution (polusi udara rendah) karena tidak berhubungan secra langsung dengan udara pada lingkungan, mengurangi kecendrungan pembentukan kerak, serta clean cooling water (air pendingin yang bersih), sehingga dapat meminimalisir pertumbuhan mikrobiologi dan pengotor-pengotor lainnya. Pemilihan cooling tower dan cooling system yang sesuai adalah salah satu unsur yang penting dalam hal perancangan pabrik, hal ini dikarenakan sistem pendingin berkaitan langsung dengan efisiensi pabrik, selain itu sistem pendingin juga berpengaruh pada biaya kapital dan biaya operasional. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan sistem pendingin antara lain availability dan reliability dimana



ketersediaan



dan



kesinambungan



sistem



pendingin



merupakan



pertimbangan yang utama. Operability dan Maintainability yang meliputi kemudahan pengoperasian dan pemeliharaan dari cooling tower sendiri juga memiliki peran penting, selanjutnya adalah biaya investasi yang meliputi seluruh biaya yang diperlukan untuk mendirikan fasilitas sistem pendingin. Operating cost yang meliputi biaya man power, chemical, electrical dan biaya pemeliharaan, dan dampak lingkungan seperti polusi limbah, polusi panas dan polusi kebisingan.



DAFTAR PUSTAKA Hill, G. B., dkk. 1990. Cooling Towers: Principles and Practice Third Edition. London: Butterworth-Heinemann. Incropera, F. P.. 2002. Fundamental Of Heat Transfer 4th ed. Singapore: John Wiley & Sons, inc. Nugraha, M. H., 2013. Perbandingan Unjuk Kerja Menara Pendingin Sistem Terbuka dan Tertutup. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 7(2) : 1-11. Stabat, P., dan Marchio D. 2003. Simplified Model For Indirect – Contact Evaporative Cooling-Tower Behavior. Applied Energi Journal. Vol. 8 : 433–451.