analisis menara pendingin

8/3/2019 analisis menara pendingin

1/7

RSG-GAS

ANALISIS UNJUK KERJAMENARA PENDINGIN RSG-GAS

B.Bandriyana (PRSG-BATAN), Utaja (PPNR-BATAN)ABSTRAKA NA LISIS U NJU K KERJA !l.1ENA RA PEND IN GIN RSG -G AS. Analisis unjukkerja menara pendingin RSG-GAS dilakukan dengan menentukan karakteristikmenara dan kemampuan operasi menara pendingin pada kondisi reaktorberoperasi dengan daya 25 A/IV. Unjuk kerja dan kemaiupuan operas; menarapendingin ditentukan dengan membandingkan karakteristik menara pendinginpada kondisi operasi dengan kurva disain karaktcristik. Untuk menentukankarakteristik tnenara pendingin pada kondtsi operasi dilakukan perhitungandengan menggunakan data operasi. Dari ana/isis berdasar kurva disainkarakteristik diperoleh hasil bahwa kemampuan operasi ntenara pendinginsekitar 80% dari kemampuan disain. Untuk meningkatkan kemampuan operasidapat dilakukan dengan memperbesar harga perbandingon kapasitas aliran airdan udara (LG).

PENDAHULUAN

A nalsis un juk kerja m enara pendinginpada suatu kondisi operasi perlud ilak uk an u ntu k m en getah ui b esarn yakemarnpuan operasi peralatan.Dengan mengamati unjuk kerjaperala tan dan karakteristik menarapendingin akan diperoleh data yangdipakai sebagai acuan untukm en in gk atk an k em am pu an o perasi.

Unjuk kerja m enara pendingin iniditentukan oleh karakteristik dariperalatan yang merupakan besaranyang menunjukkan kemarnpuanp roses p end in ginan d alam peralatan,dan dapat dihitung berdasarkan dataoperasi pada suatu kondisi terten tu.Selanjutnya penentuan unjuk kerja

untu k suatu ko ndisi operasi dilakukand en ga n m emban din gk an karakteristikmenara pendingin pada kondisioperasi tersebut dengan kurva disainkara kte ris tik mena ra p endingin .

Dengan mengamati posisi titikoperasi dari karakteristik menarapendingin pada kurva disainkarakteristik akan dapat dilakukanevaluasi unjuk kerja dan kem am puanoperasi peralatan, khususnyapengarnatan besarnya penurunankern ampuan ope ra sinya .

Dalam makalah in i dibahasm engenai analisis u njuk kerja rnenarapendingin R SG -G AS untuk keperluanevalu asi terhadap kem am puan op erasipada penggunaan operasi reaktor

19U LETIN 1Rl D As:4 M EG A VO L. 5/ NO. 2 -J {..IN]1996


2/7

RSGGAS

dengan daya 25 M W. Karakteristikmenara dihitung berdasarkan datadisain dan data operasi, sedang kurvad isa in k ara kte ristik d iamb il d ari k urv ad isa in k ara kte ristik m en ara p en din gintipe counter flow induced draft yangsesuai dengan tipe m enara pendinginRSGGAS.

TEORIPrlnsip kerja dan karakteristik

mcn ara p cn din glnPrinsip kerja dan proses dalampesawat menara pendingin adalahperpindahan m asa yang terjadi antaraudara dan air yang didinginkanSecara ringkas prinsip kerja danhubungan antara besaran dalarnproses pendinginan diterangkandengan berdasar pada G am bar 1.

U dara yang digunakan sebagai m ediapendingin dialirkan dari bawahdengan blower m elalui lubang aliranudara. A ir yang didinginkan m engalirdari atas melalui pipa suplai utarnadan dipancarkan ke bawah lewatn osel dan sistem d istrib usi air.

P ro ses pen din gin an terjad i d en ganpem indahan panas dari udara ke airselama aliran menuju basin . Dalamproses ini air mengalir pada bagiank on stru ksi k hu su s (water fiels part)sehingga terjadi perubahan suhu airseperti yang ditentukan dalam disain .Secara matematis rumusan prosespem indahan panas pada menarapendingin dapat dirumuskan dalamrumusan dasar perpindahan panassebaga i be riku t:

1//11/// Ii I . vPerpindahan panas dan massa air:L. l ltw = K.a.(iwi) llVPerpindahan panas dan massa udara:G. ~ = K.a.(iw-i ) llV

temperatur udara keluar, Centalpi udara, k kal/kgkoefisien perpindahanperubahan perpindahan maS!volume menara pendingin, mselisih entalpi udara pada sis;masuk dan keluar peralatan,

v

Gambar 1. Prinsip Kerja Menara Pendlngjn RSGGAS

L kapasitas aliran ail, kg/jam11 lemperatur air masuk, "Ctl temperalur air keluar. Ctit.. selisil\ temperatur air masuk (11) dan keluar (12). CG kapasitas alkan udera, kgfJamT I femperatur udara masuk. DC

20 BULE TJN T Rl D A .s: 4MEGA VOL. 5 INO . 2 J WJ j } 996


3/7

RSG-GAS

Untuk keperluan analisis danperhitungan, rumusan prosespendinginan ini dapat dinyatakandalam grafik perubahan entalpi padaGambar 2. Dari grafik ini diketahuibesarnya perbandingan kapasitas airdan kapasitas udara yaitu: N = V G =tl.i / tl.tw atau Ai = (V G).Mw; dandigunakan dalam perhitungankarakter m enara. S elan ju tn ya d en ganmenggunakan grafik ini akan mudahdilakukan perhitungan prosespendinginan yaitu denganm en ggu nak an tabel p eru bahan en talpidalam diagram psikrometrik. Darirumusan dasar dalam perpindahanp an as d an m asa terseb ut did efinisik anbesaran yang menunjukkank arak teristik m en ara p end in gin yaitu :UIN yang dapat d irumu sk an d en gan :

u I N = J . dr.I 1.-/ 0)dengan:U = total perpindahan panas dan

masaN = L/G = tl.i / tl.t"" = perbandingank ap asitas air d an k apasitas ud ara

Untuk perhitungan dalammenentukan karakteristik menaradalam pengujian unjuk kerja,dilakukan pendekatan matematisuntuk harga UIN, s eh ingga d ip ero le hrumusan seb ag ai b erik ut:

VI " - J dt: _ A tw 1 .IV - ----xI--i..! n ,.:i.-i (2)

Dengan perum usan ini harga UINdapat ditentukan dengan masukandata operasi dari temperatur danentalpi air dan udara.

METODA PERHITUNGANPcnentuan karaktcristik

Karakteristik menara pendinginditentukan dalam kondisi operasireaktor pada daya 25 MW denganberdasarkan pada data operasi diIapangan, data disain menarapendingin dan rumus pendekatanu ntu k k arak teristik m en ara p en din gin ,sep erti d in yatak an d alam ru mu s (1).

Untuk data operasi di lapangandiambil dengan pengamatan dataoperasi meliputi: temperatur airmasuk, temperatur udara masuk,temperatur udara kering lingkungan(wet bulb temperature), dan kapas ita sair serta kapasitas udara m asuk dalamproses pendingin. Data ini diamatipada alat ukur terpasang di ruangkendali utama reaktor, sedang untukmenentukan kapasitas udaradilakukan perhitungan berdasarkanpengukuran kecepatan aliran udarasekitar m enara pendingin dengan a1atukur portabel dan data ukuran darikipas (blower). Data operasi dan datadisain menara pendingin RSG-GASdisajikan dalam Tabel 2. D ata operasidiam bil dari hasil rerata pengam atan10 kondisi operasi reaktor pada daya25 MW pada operasi reaktor tahun1995.

BULETlN TRI DASA MEGA VOL 5/ NO. 2 JUNJ 1996 21


4/7

RSG-GAS

Penentuan kurva karakteristikdisain

Karakteristik menara pendingindisajikan dalam suatu kurva yangm enu njuk kan h ubu ngan an tara (UIN)dengan (UG). Untuk analisispengujian unjuk kerja digunakankurva karakteristik disain yangdisusun berdasarkan data disainkarakteristik u ntuk m en ara pen din gintipe "counter flow induced draft",sesuai dengan tipe m enara pendinginuntuk R SG -G AS seperti d itu njuk kand alam Gamba r 3 .

Pcnentuan unjuk kcrjaUnjuk kerja menara pendingindinyatakan dalarn kemampuan operasiy an g d iten tu kan berd asar pada kurvakarakteristik disain, Dengan mengacupada ketentuan yang disyaratkandalam "Acceptance Test P ro ce du re fo rIndustrial C ooling T~~ CodeStandard Specification", dapatdilakukan penentuan unjuk kerjamenara pendingin, yaitu denganmengarnati posisi titik operasi pada

T b 11 P hi UIN

kurva karakteristik untuk harga UGoperasi.

BASIL DAN PEMBAHASANBasil perhitungan: UIN

H asil perhitungan untuk m enentukankarakteristik menara pendinginb erd asar data op erasi den gan ru mu sanpendekatan UIN adalah sebagaiberikut:

) 1U / N = { M . / n xL-. -. (3)"-'/w-Idiam bil n = 4, sesuai dengan acuandari "Acceptance Test Procedure"........;.. menara pendingin, ~tw = t} -1 : 2 = 65C : UG = 1.109 (dataoperasu. ~i =LzG x ~tw =7.21.

Harga ental pi air (iw) danentalpi udara (i) diambil dari label"enthalpy of air-wafer vapormixture" dan "psichrometric chart".H asil perhitungan dinyatakan dalamTabel 1 sebaga i berikut :

a e er itungant . " . . i" " I i,,~ i 1 /(i" ,i)12~34 .50 i1=21.674

12+0.1 ~lw =3515 31.736 i1+0 .1 ~ i~22395 9 .341 0.1070t2+0.4 ~1w =3710 33.246 i 1 ;' {)4 ~ i=245S8 8.688 O.llS112+0.6 ~lw =3840 36.124 i1 ;' {)6 ~ i=26 .000 10.124 0.0987t2+0.9 ~1w "-4035 41.153 q ;'{ )9 ~ i =28 .J 63 12.990 0.0769tl = 41 i,

LIf(i",i) - 0.3977U IN = ( 6. 5/ 4) x 0 .3 97 7 - 0 64 6

22 BULETJN TPJ DASA MEGA VOL. 51 NO.2 -JUNI 1996


5/7

RSG-GAS

Tabel 2. Data disain dan data operasi menara pendingin RSG-GAS. d ak 25 MWperasi ava re tor

Besaran Disain OperasiTemperatur air masuk; rt. (0C) 34 34.5Temperatur air keluar; 12, (0C) 39 41Kapasitas air; L, (kg/jam) 340.000 318.500Keeepatan udara; v, (m/det) - 11.3Jari-jari kipas; r, (rn) 2.9 2.928 29Temperatur udara (wet bulb); (0C) 1.079 1.07Masajenis udara; y, (glem3) 240.000 187.195Kapasitas udara, ; G, (kg/jam) 1.2 1.109LlG

tI /II\_wl

i2

iw2

il

tl ____ Temp. Ctw2 t2 twl

Gambar 2. Diagram Proses Menara Pendingin

BULETIN TRl DASA MEGA VOL. SINO 2 -JUNJ 1996 23


6/7

RSG-GAS

UIN

2,0

l,Oo,6~6

/ 1 . 0 / 1 . 10,8 1,09

1,:2 L/G

Gambar 3. KUI"'a Disain KarakreristikPenentuan unjuk kcrja

Berdasar kurva karakteristik padaGambar J dapat diperoleh data danh asil p en gu jian seb ag ai b erik ut.

Titik operasi pada kurvak arak teristik d isain b erad a pada hargaLlG = 1.20 dengan kapasitas operasi3~0.OOO kg/jam . Dengan hasilperhitungan untuk kondisi operasiLlG =1.109. dan karakter menarapendingin UIN = 0 .646, d ip ero lehtitik o perasi d ari k on disi p en gu jia n.

D ari m an ual peng ujian d iten tuk anbesar kemampuan operasi adalahsebanding dengan harga (LlG) untuktes, yang diperoleh dari kurvakarakteristik. Selanjutnya berdasarpengam atan dalarn grafik diperoleh

harga (L lG )les = 0.960, dan besarkemampuan operasi adalah(O.960/1.2)x 100% = 80%. Berdasardiskusi lisan d en gan tek nisi p en gu jianm enara pendingin dari "TakasagoThermal Engineering Co. Ltd" yangmelakukan pengujian karakterm enara pendingin untuk reaktor riserd i Jepang (JRR-2), batas kemampuanoperasi 80% dari kondisi ideal disaincukup baik untuk kondisi menarapendingin ya ng telah b ero perasi lebihd ari 5.0 00 jam .

D ari hasil ini kem am puan operasimenara pendingin RSG-GAS cukupbaik, dan untuk meningkatkankem am puan operasi ini dapat dicapaidengan mengubah kondisi operasi,yaitu dengan menaikkan harga LlG

24 BUlETJN TRl DASA MEGA VOL. 5/NO.2 -JUN11996


7/7

RSG-GAS

yang bisa dilakukan denganm enaikkan harga L (k ap asitas air).Untuk menaikkan kapasitas air inidapat dilakukan dengan m engurangihambatan aliran baik yang berupakerak atau dengan mengatur katupinlet pada menara pendingin.Sedangkan harga G yang m enyatakank apasitas ud ara sud ah b erop erasi pad ako ndisi y ang cu ku p baik .

KESIMPULANUnjuk kerja menara pendingin RSG GAS dapat ditentukan denganmenggunakan kurva karakteristikdisain berdasar pengukuran dataoperasi di lapangan. H asil pengujianmenunjukkan bahwa unjuk kerjaperalatan cukup baik yaitu dengankem am puan operasi 80% dari kondisiideal. U njuk kerja m enara pendinginiru dapat ditingkatkan denganm enaikkan harga kapasitas aliran air,yaitu dengan m engurangi harnbatanaliran p ad a sistem aliran pen ding in .

PUSTAKA[1] "System Description of Cooling

Tower RSGGAS," InteratomG mbH , 1987.

[2] BA NDRIYAN A, "M aintenance ofJapan Research Reactor-z",A ctivities and T echnical R eport onTraining of Science andTechnology of IndustrialD ev elop men t (S TA ID )" , 19 92.

[3] "Acceptance Test Procedure forIndustrial W ater C ooling T ow er,"Cooling T ow er Institute B ulletinATP-I05, May 1967.

[4) "Cooling Tower," TakasagoThermal Engineering Co, L td,1991.

BU LETIN TRI D ASA M EG A VO L. 5/ NO . 2 - JUNJ J 996 25

analisis menara pendingin

Documents