cooling tower

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari karakteristik menara atau kolom yaitu bilangan satuan

transfer

unit keseluruhan (NTU), faktor bahan isian (m) dan eksponensial (n).

2. Mempelajari pengaruh kenaikan temperatur air masuk menara terhadap

Ntu.

3. Mempelajari pengaruh L/Ga terhadap NTU.

1.2 Latar Belakang Percobaan

Dalam suatu proses industri penggunaan menara pendingin adalah

sangat penting, untuk keberlangsungan industri tersebut.

Pengetahuan tentang sistem proses dan segala yang berkaitan dengan

menara pendingin harus dipelajari agar dapat menetapkan berapa jumlah air

yang ditambahkan untuk mengganti air yang hilang atau untuk mengetahui

karakteristik penting dari sebuah menara pendingin.

Mengingat betapa pentingnya faktor karakteristik menara pendingin

dan jumlah air yang menguap, maka dilaksanakan percobaan ini yang

mempunyai tujuan untuk mencari faktor dan banyaknya air yang menguap

karena proses pendinginan.

1.3 Tinjauan Pustaka

Menara pendingin adalah suatu menara yang digunakan untuk

mendinginkan air pendingin yang telah menjadi panas pada proses

pendinginan, sehingga air pendingin yang telah dingin itu dapat digunakan

untuk proses pendinginan selanjutnya.

Adapun prinsip umum kerja dalam cooling tower adalah kontak

langsung antara permukaan air dengan udara kering. Apabila air panas

berkontak dengan udara yang lebih dingin maka air akan mengalami

2

penurunan temperatur (pendinginan). Penurunan temperatur ini disebabkan

oleh penguapan sebagian dari cairannya dan kehilangan panas sensibelnya,

sebaliknya udara akan menjadi panas dan mengalami pelembaban.

(Hardjono, 1989)

Dalam menara pendingin, aliran air panas didinginkan dengan

merubah panas laten dan panas sensible uap air dengan aliran udara kering

pada arus yang berlawanan. Air panas dimasukkan dari atas menara dan

dikeluarkan dari bagian dasar menara. Aliran udara mengalir secara counter

current terhadap aliran air. Pada bagian atas menara panas ditransfer dari air

panas ke udara, temperatur air lebih tinggi daripada lapisan antar muka pada

film gas-cair (interface) dan temperatur interface biasanya lebih tinggi

daripada temperatur udara. Panas sensibel ini dipindahkan dari air ke udara.

Pada bagian dasar menara temperatur air dan interface, keduanya lebih

rendah daripada udara dengan panas sensibel ditransfer cairan dan udara ke

interface dimana diserap sebagai panas laten dalam proses penguapan air.

(Brown, 1978)

Muatan panas (air panas) pada bagian atas kolom dinyatakan dengan

cara yang sama sebagai L (lb/jam.ft2). Umumnya kita dapat menyatakan

suplai air make up sebagai Lo (lb/jam.ft2) dari air. Jika Q adalah kecepatan

panas (Btu/jam) lewat kondensor, maka kita dapat mendefinisikan muatan

panas per ft2 sebagai q/A, di mana A adalah luas area aliran dalam menara

pendingin.

(Kern, D.Q., 1989)

3

Prinsip kerja Menara Pendingin digambarkan sebagai berikut :

Lo, T1 (G,H2)

Heater

Packed Tower

(G,H1)

Basin

Lo, To pompa (L-Lo) ,T2

Neraca energi sekitar sistem untuk harga udara hasil pendinginan adalah :

Q + Lo . Cp . To = G ( H2 H1 ) .......................................................... ( 1 )

Persamaan ini menggunakan temperatur referensi pada oF udara kering, dengan

panas uap masuk dalam lb udara kering.

(Kern, D.Q., 1989)

Neraca energi untuk komposisi air :

Q = L. Cp ( T1 T2 ) + Lo . Cp ( T2 To ) .. ( 2 )

Kombinasi dari kedua persamaan diatas adalah :

Cp . T1 . ( H2-H1 ) = L . ( T1 T2 ) + Lo . Cp . T2.. ( 3 )

Maka jumlah air make up untuk mengganti penguapan adalah :

Lo = G ( X2 X1 ).. ( 4 )

Dalam menara pendingin, udara pendingin digunakan untuk mendinginkan

air panas. Air yang telah lewat kolom, temperaturnya lebih rendah dari temperatur

udara kering masuk, tetapi tidak akan lebih rendah daripada temperatur bola basah

udara masuk.

4

Dalam daerah teratas dari kolom, air panas mula-mula berkontak dengan

udara kering yang lebih dingin dari air panas. Dapat dinyatakan juga sebagai

penurunan total kuantitas air atau penguapan. Entalpi air total atau pertambahan

entalpi campuran udara adalah setara.

dq = d ( L. Cp . T ) = G . dH............( 5 )

Muatan udara yang melewati menara pendingin adalah tetap karena dinyatakan

dalam basis udara kering. Tetapi muatan air tidak persis konstan karena ada yang

hilang oleh penguapan dengan nilai yang lebih kecil dari sirkulasi (2%), maka

dapat diasumsikan harga L adalah konstan.

(Kern, D.Q., 1989)

d ( L .Cp .T ) = L .Cp .dT ................................................................... ( 6 )

L .Cp .dT = G .dH ............................................................................... ( 7 )

Menurut Lewis dalam sistem campuran udara dan air persamaannya

dapat dinyatakan sebagai berikut :

L .Cp .dT G .dH = k ( H H ) a .dV .............................................. ( 8 )

Dari persamaan ( 8 ) didapat :

)'(

.

HH

dT

L

VKaNtu ....................................................... ( 9 )

Di mana Cp air diasumsikan = 1 Btu/lboF

Data-data dalam menara pendingin sering digambarkan dalam bentuk

G

LVs

L

Vak .. untuk variasi temperatur cooling tower .

Hubungan antara NTU dengan L/Ga dapat didekati dengan persaman

polinomial yaitu :

y = ax2

+ bx + c

y = NTU

x = L/Ga

5

Media Pendingin

Di dalam suatu proses pendinginan air panas hasil proses diperlukan media

pendingin yang sangat efektif dan efisien. Di dalam menara pendingin, untuk

proses pendinginan biasanya menggunakan media pendingin yang dapat

mendinginkan zat panas yang ingin kita dinginkan, biasanya mempunyai nilai

panas laten dan sensibel yang besar, agar zat panas tersebut cepat dingin atau

berubah fasanya dengan temperatur yang lebih kecil sehingga memudahkan

proses.

Media pendingin yang biasa digunakan adalah:

1. Udara

2. Air :

a. Air Laut

b. Air Sungai

3. Refrigerant :

a. Dowtherm

b. Freon

c. NH3

d. Propanol

e. Brine

Media pendingin yang biasanya digunakan dalam industri adalah udara, hal ini

disebabkan :

1. Murah dan mudah didapat

2. Bebas dari bahan korosi

3. Tidak memerlukan treatment yang rumit seperti treatment dalam

penggunaan air

4. Pendirian suatu industri dapat dilakukan dimana saja, tidak tergantung

letak sumber air pendingin

5. Tidak memerlukan pemasangan instalasi pipa seperti halnya jika

menggunakan pendingin air

6

Di dalam menara pendingin terdapat bahan isian, dimana bahan isian ini

berfungsi untuk memperbesar permukaan bidang kontak antara permukaan air

panas yang akan didinginkan dengan udara dingin yang dihembuskan dalam

menara secara searah atau berlawanan arah.

(Treybal, R.E., 1968)

Dengan adanya bahan isian ini maka transfer panas dan transfer massa

antara air dengan udara dapat berjalan dengan maksimal, sehingga penurunan

temperatur dapat berjalan dengan cepat.

Untuk itu bahan isian yang digunakan untuk mempercepat pendinginan

harus mempunyai sifat sifat, diantaranya :

1. Mempunyai permukaan bidang kontak yang luas.

2. Mempunyai sifat pembasahan yang baik.

3. Mempunyai volume rongga yang besar.

4. Tahan terhadap panas, korosi dan reaksi kimia.

5. Murah dan mudah didapat.

(Treybal, R.E., 1968)

7

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

2.1 Bahan-bahan

1. Air

2. Udara

2.2 Alat

Gambar 2.1 Rangkaian alat cooling tower

Keterangan Gambar :

1. Blower 7. Tangki air dingin

2. Pompa 8. Heater

3. Termometer air panas 9. Tangki air panas

4. Kolom pendingin 10. Kran pengatur rotameter

5. Termometer bola kering 11. Rotameter

6. Termometer bola basah 12. Saklar

8

2.3 Cara Kerja

1. Memeriksa rangkaian alat.

2. Mengamati dan mencatat suhu yang terbaca pada termometer bola basah

(Twm) dan termometer bola kering (Tdm).

3. Mengisi tangki air panas dengan air dan menyalakan heater sampai

dicapai temperatur yang ditentukan kemudian heater dimatikan.

4. Menyalakan pompa dan blower secara bersamaan.

5. Mengatur skala rotameteryang telah ditentukan sampai keadaan

rotameter stabil.

6. Memastikan temperatur air pada tangki air panas tetap, bila terjadi

penurunan suhu kemudian heater dinyalakan.

7. Setelah semua keadaan konstan dan berada pada kondisi yang ditentukan

kemudian mencatat:

- Suhu bola basah (Tw)

- Suhu bola kering (Td)

- Suhu air keluar menara (T2)

- Debit (Q)

8. Mengulangi langkah 3-7 untuk variasi suhu air (oC) di dalam tangki air

panas.

9. Mengulangi langkah percobaan tersebut untuk variasi temperatur masuk

menara pendingin yang berada sebagai variabel pebah kedua

9

JURNAL PERCOBAAN

COOLING TOWER

DATA PERCOBAAN

Kecepatan aliran fluida (G) = 360 cm3/det

Diameter kolom = 39,17 cm

Tinggi bahan isian = 47 cm

Diameter pipa dalam aliran = 1,74 cm

T wet masuk (Twm) = 29 0C

T dry masuk (Tdm) = 32 0

C

Percobaan I

Tabel : Variasi laju air masuk menara (L) pada suhu air masuk menara (T)

konstan

No Kecepatan air (L) T air

masuk

0C

T air

keluar 0C

Udara keluar

Skala Tw (0C) Td(

0C)

1. 3.5 40 29,5 28 30

2. 4 40 30 28 30

3. 4.5 40 30 28 30

4. 5 40 31 28 30

5. 5.5 40 31,5 28 30

10

Percobaan II

Tabel : Variasi suhu air masuk menara (T) pada laju alir masuk menara (L)

konstan

No Kecepatan air (L) T air

masuk 0C

T air

keluar 0C

Udara keluar

Skala Tw (0C) Td(

0C)

1. 3 40 30 28,5 30

2. 3 45 34 29 30,5

3. 3 50 35 30 31

4. 3 55 37,5 30 31

5. 3 60 40 30 31

Yogyakarta, 4 desember 2012

Asissten pembimbing

( Aprilita Zamharin)

11

BAB III

ANALISIS PERHITUNGAN

A.Variasi laju alir masuk menara (L) pada suhu air masuk (T) konstan.

1.Menghitung harga (L/Ga)

a.Menghitung harga Ga

Diketahui:

- Twm = 290C=84,20F

- G =360 cm/detik =0,7628 ft/menit

- Dk =39,17 cm = 1,2851 ft

Pada Tw 84,2 0F dicari harga Vs dari tabel 12-1 Perrys

ChemicalEngineers hanbook,Vs=14,2712 cuft udara/ lb udara kering. Jadi, berat

udara kering tiap cuft udara () adalah:

- = 1/ Vs = 1/14,2712 = 0,0701 lb udara kering/cuft udara

- Ak = (1/4) x x Dk

= (1/4) x x (1,2851) ft

= 1,2964 ft

- Ga = ( G x ) / Ak

=( (0,7628 ft/menit) x (0,0701 lb udara kering/cuft)) /1,2964 ft

= 0,0412 lb udara kering / ft menit

Harga Ga ini sama untuk setiap data.

b. Menghitung harga L

Untuk data nomor 1

Diketahui:

- Q = 3,5 ft/menit = 99,1221 liter/menit

- D pipa = 1,74 cm = 0,0571 ft

- air pada suhu 400C =( (992,215 kg/m) x (0,001 m/L)) / 0,453592 kg/lb

= 2,1875 lb/L

12

- M = air x Q

= (2,1875 lb/L) x (99,1221 L/menit )

= 216,8296 lb/menit

- L = M / Ak

= (216,8296 lb/menit) / (1,2964 ft)

= 167,2552 lb/ ft menit

Sehingga : L/Ga= (167,2552 lb/ ft menit ) / (0,0412 lb udara kering/ ft menit)

= 4059,5913

Dengan cara yang sama dihitung L/Ga untuk data nomor 1 sampai dengan

nomor 5,didapat hasil :

Tabel 1. Hubungan L/Ga dengan Q,M,dan L

No Q( ft / menit ) M( lb/menit ) L(lb/ft menit ) L/Ga

1 3,5 216,7967 167,2298 4058,9757

2 4 247,8052 191,1486 4639,5312

3 4,5 278,7808 215,0423 5219,4726

4 5 309,7564 238,9359 5799,4139

5 5,5 340,7321 262,8294 6379,3554

2. Mencari harga NTU

NTU = ka /V = dT / (H-H)

Harga NTU dicari dengan integrasi numerik untuk data nomor 1:

T1 = 40 0C = 104

0F

T2 = 28 0C = 82,4

0F

Untuk mencari harga 1 /(H-H) ,T1 sampai T2 dibagi menjadi 10 interval.

T = (T1-T2) /2 = (104-82,4) / 2 = 2,16 0F

13

Untuk mencari H pada tiap-tiap suhu digunakan tabel 12.1 Perrys

chemical engineers handbook. Harga H pada suhu 82,4 0F adalah sama dengan

harga entalphi uap jenuh 84,2 0F yaitu sebesar 48,704 Btu / lb udara kering .

Untuk menghitung harga H pada 84,56 0F digunakan rumus:

H 84,56 0F = H 84,2

0F + ( ( 1/Ga) x T )

= 48,704 + (4058,9757 x 2,16 )

= 8816,0915 Btu/lb

Data nomor 1:

T1 = 40 0C = 104

0F

T2 = 29,5 0C = 85,1

0F

T = (104-85,1)/10 = 1,89

Tabel 2. Hubungan suhu dengan entalphi.

TF T H' H H'-H 1/(H'-H) Y

85,1 1,89 49,562 48,464 1,098 0,910747 y0

86,99 1,89 51,93215 7719,928 -7668 -0,00013 y1

88,88 1,89 54,418 15391,39 -15337 -6,5E-05 y2

90,77 1,89 57,02725 23062,86 -23005,8 -4,3E-05 y3

92,66 1,89 59,7667 30734,32 -30674,6 -3,3E-05 y4

94,55 1,89 62,63625 38405,78 -38343,1 -2,6E-05 y5

96,44 1,89 65,6482 46077,25 -46011,6 -2,2E-05 y6

98,33 1,89 68,8075 53748,71 -53679,9 -1,9E-05 y7

100,22 1,89 72,1359 61420,18 -61348 -1,6E-05 y8

102,11 1,89 75,63395 69091,64 -69016 -1,4E-05 y9

104 1,89 79,31 76763,1 -76683,8 -1,3E-05 y10

NTU = (T/3) x (y0 + (4 x(y2+y4+y6+y8)) + (2x(y1+y3+y5+y7+y9)) + y10 )

= (1,89/3) x 0,909724

= 0,573126 lb udara kering/ Btu

14

Data nomor 2:

T1 = 40 C = 104 F

T2 = 30 C = 86 F

T = (104-86)/10 = 1,8



86 1,8 50,66 48,464 2,196 0,455373 Y0

87,8 1,8 52,973 9442,092 -9389,12 -0,00011 Y1

89,6 1,8 55,39 18835,72 -18780,3 -5,3E-05 Y2

91,4 1,8 57,925 28229,35 -28171,4 -3,5E-05 Y3

93,2 1,8 60,574 37622,97 -37562,4 -2,7E-05 Y4

95 1,8 63,345 47016,6 -46953,3 -2,1E-05 Y5

96,8 1,8 66,244 56410,23 -56344 -1,8E-05 Y6

98,6 1,8 69,28 65803,86 -65734,6 -1,5E-05 Y7

100,4 1,8 71,8038 75197,48 -75125,7 -1,3E-05 Y8

102,2 1,8 75,809 84591,11 -84515,3 -1,2E-05 Y9

104 1,8 79,31 93984,74 -93905,4 -1,1E-05 Y10


= (1,8/3) x 0,454538


Data nomor 3:

T1 = 40 C = 104 F

T2 = 30 C = 86 F

T = (104-86)/10 = 1,8

15



86 1,8 50,66 48,464 2,196 0,455373 Y0

87,8 1,8 52,973 9442,092 -9389,12 -0,00011 Y1

89,6 1,8 55,39 18835,72 -18780,3 -5,3E-05 Y2

91,4 1,8 57,925 28229,35 -28171,4 -3,5E-05 Y3

93,2 1,8 60,574 37622,97 -37562,4 -2,7E-05 Y4

95 1,8 63,345 47016,6 -46953,3 -2,1E-05 Y5

96,8 1,8 66,244 56410,23 -56344 -1,8E-05 Y6

98,6 1,8 69,28 65803,86 -65734,6 -1,5E-05 Y7

100,4 1,8 71,8038 75197,48 -75125,7 -1,3E-05 Y8

102,2 1,8 75,809 84591,11 -84515,3 -1,2E-05 Y9

104 1,8 79,31 93984,74 -93905,4 -1,1E-05 Y10


= (1,8/3) x 0,454538


Data nomor 4:

T1 = 40 = 104 F

T2 = 31 = 87,8 F

T = (104-87,8)/10 = 1,62



87,8 1,62 52,973 48,464 4,509 0,221779 Y0

89,42 1,62 55,147 9442,089 -9386,94 -0,00011 Y1

91,04 1,62 57,412 18835,71 -18778,3 -5,3E-05 Y2

92,66 1,62 59,7667 28229,34 -28169,6 -3,5E-05 Y3

94,28 1,62 62,211 37622,96 -37560,8 -2,7E-05 Y4

16

95,9 1,62 64,7625 47016,59 -46951,8 -2,1E-05 Y5

97,52 1,62 67,4356 56410,21 -56342,8 -1,8E-05 Y6

99,14 1,62 70,2422 65803,84 -65733,6 -1,5E-05 Y7

100,76 1,62 73,1322 75197,46 -75124,3 -1,3E-05 Y8

102,38 1,62 76,1591 84591,09 -84514,9 -1,2E-05 Y9

104 1,62 79,31 93984,71 -93905,4 -1,1E-05 Y10


= (1,62/3) x 0,220944


Data nomor 5:

T1 = 40 = 104 F

T2 = 31,5 = 88,7 F

T = (104-88,7)/10 = 1,53



88,7 1,53 54,175 48,464 5,711 0,175101 Y0

90,23 1,53 56,257 9807,398 -9751,14 -0,0001 Y1

91,76 1,53 58,438 19566,33 -19507,9 -5,1E-05 Y2

93,29 1,53 60,708 29325,27 -29264,6 -3,4E-05 Y3

94,82 1,53 63,062 39084,2 -39021,1 -2,6E-05 Y4

96,35 1,53 65,499 48843,14 -48777,6 -2,1E-05 Y5

97,88 1,53 68,031 58602,07 -58534 -1,7E-05 Y6

99,41 1,53 70,697 68361 -68290,3 -1,5E-05 Y7

100,94 1,53 73,46 78119,94 -78046,5 -1,3E-05 Y8

17

102,47 1,53 76,334 87878,87 -87802,5 -1,1E-05 Y9

104 1,53 79,31 97637,81 -97558,5 -1E-05 Y10


= (1,53/3) x 0,174297


Mencari persamaan:

Rumus :

NTU = m x

Log NTU = log m + n log ( )

Persamaan ini identik dengan persamaan garis

y = a + bx

dimana: y = log NTU

x = log ( )

a = log m

b = n

Tabel 7. Hubungan NTU vs L/Ga

No

NTU log (X) log NTU

(Y)

XY

1 4058,976 0,573126 3,608416 -0,24175 13,02067 -0,87233

2 4639,531 0,272723 3,666474 -0,56428 13,44303 -2,06891

3 5219,473 0,272723 3,717627 -0,56428 13,82075 -2,09778

4 5799,414 0,11931 3,763384 -0,92332 14,16306 -3,47482

5 6379,355 0,083339 3,804777 -1,07915 14,47633 -4,10593

Jumlah 26096,75 1,321221 18,56068 -3,37278 68,92384 -12,6198

18

Harga m dan n dicari dengan metode least square:

y = n a + b x

xy = a x + b x

5a + 18,56068 b = -3,37278 (1)

18,56068 a + 68,92384 b = -12,6198 (2)

Eliminasi persamaan (1) dan (2),sehingga didapat:

a = 16,0852

b = -4,514

a = log m , maka m = (1,2167 x( ))

Sehingga didapat persamaan:

NTU = m x

NTU = (1,2167 x( )) x

% Kesalahan = | (ydata-yhitung)/ydata | x 100%

Tabel 8. Hubungan antara NTU Vs

No

NTUdata NTUhitung % Kesalahan

1 4058,976 0,573126 0,5682 0,8545

2 4639,531 0,272723 0,3268 19,8458

3 5219,473 0,272723 0,2008 26,3776

4 5799,414 0,11931 0,1298 8,8330

5 6379,355 0,0833391 0,0875 5,0392

% Kesalahan rata-rata 12,1900

19

Grafik 1. Hubungan L/Ga Va NTU

B.Variasi laju alir masuk menara (L) pada suhu air masuk (T) konstan.

1.Menghitung harga (L/Ga)

a.Menghitung harga Ga

Diketahui:

- Twm = 290C=84,20F

- G =360 cm/detik=0,7628 ft/menit

- Dk =39,17 cm

Pada Tw 84,2 0F dicari harga Vs dari tabel 12-1 Perrys

ChemicalEngineers hanbook,Vs=14 cuft udara/ lb udara kering. Jadi, berat udara

kering tiap cuft udara () adalah:

- = 1/ Vs = 1/14,2712 = 0,0701 lb udara kering/cuft udara

- Ak = (1/4) x x Dk

= (1/4) x x (1,2851) ft

= 1,2964 ft

- Ga = ( G x ) / Ak

=( (0,7628 ft/menit) x (0,0701 lb udara kering/cuft)) /1,2964 ft

20

= 0,0412 lb udara kering / ft menit

Harga Ga ini sama untuk setiap data.

b. Menghitung harga L

Untuk data nomor 1

Diketahui:

- Q = 3 ft/menit

- air pada suhu 400C = (992,215 kg/m) x ( 2,204623 lb/kg) x ( 1 m

/3,28084 ft)

= 61,9419 lb/ft

- M = air x Q

= (62,9419 lb/ft) x (3 ft/menit)

= 188,8257 lb/menit

- L = M / Ak

= (188,8257 lb/menit) / (1,2964 ft)

= 145,6539 lb/ ft menit

Sehingga : L/Ga= (145,6539 lb/ ft menit ) / (0,0412 lb udara kering/ ft menit)

= 3535,2888

Dengan cara yang sama dihitung L/Ga untuk data nomor 1 sampai

dengan nomor 5,didapat hasil :

Tabel 9. Hubungan L/Ga dengan Q,M,dan L

No Q( ft / menit ) M( lb/menit ) L(lb/ft menit ) L/Ga

1 3 188,8257 145,6539 3535,2888

2 3 185,4516 143,0512 3472,1165

3 3 185,0439 142,7367 3464,4830

4 3 184,6056 142,3986 3456,2767

5 3 184,1382 142,0381 3447,5267

21

2. Mencari harga NTU

NTU = ka /V = dT / (H-H)

Harga NTU dicari dengan integrasi numerik untuk data nomor 1:

T1 = 40 0C = 104

0F

T2 = 27 0C = 80,6

0F

Untuk mencari harga 1 /(H-H) ,T1 sampai T2 dibagi menjadi 10 interval.

T = (T1-T2) /2 = (104-80,6) / 2 = 2,34 0F

Untuk mencari H pada tiap-tiap suhu digunakan tabel 12.1 Perrys

chemical engineers handbook. Harga H pada suhu 80,60F adalah sama dengan

harga entalphi uap jenuh 84,2 0F yaitu sebesar 48,464 Btu / lb udara kering .

Untuk menghitung harga H pada 84,56 0F digunakan rumus:

H 82,94 0F = H 84,2

0F + ( ( L/Ga) x T )

= 48,464 + (3535,2888 x 2,34 )

= 8321,0398 Btu/lb

Data nomor 1:

T1 = 40 0C = 104

0F

T2 = 30 0C = 86

0F

T = (104-86)/10 = 1,8



86 1,8 50,66 48,464 2,196 0,455373 Y0

87,8 1,8 52,973 9442,092 -9389,12 -0,00011 Y1

89,6 1,8 55,39 18835,72 -18780,3 -5,3E-05 Y2

91,4 1,8 57,925 28229,35 -28171,4 -3,5E-05 Y3

93,2 1,8 60,574 37622,97 -37562,4 -2,7E-05 Y4

95 1,8 63,345 47016,6 -46953,3 -2,1E-05 Y5

22

96,8 1,8 66,244 56410,23 -56344 -1,8E-05 Y6

98,6 1,8 69,28 65803,86 -65734,6 -1,5E-05 Y7

100,4 1,8 71,8038 75197,48 -75125,7 -1,3E-05 Y8

102,2 1,8 75,809 84591,11 -84515,3 -1,2E-05 Y9

104 1,8 79,31 93984,74 -93905,4 -1,1E-05 Y10


= (1,8/3) x 0,454538


Data nomor 2:

T1 = 45 0C = 113

0F

T2 = 34 0C = 93,2

0F

T = (113-93,2)/10 = 1,98

Tabel 11. Hubungan suhu dengan entalphi


93,2 1,98 60,574 48,464 12,11 0,082576 Y0

95,18 1,98 63,63 6923,255 -6859,62 -0,00015 Y1

97,16 1,98 66,84 13798,05 -13731,2 -7,3E-05 Y2

99,14 1,98 70,225 20672,84 -20602,6 -4,9E-05 Y3

101,12 1,98 73,796 27547,63 -27473,8 -3,6E-05 Y4

103,1 1,98 77,5595 34422,42 -34344,9 -2,9E-05 Y5

105,08 1,98 81,53 41297,21 -41215,7 -2,4E-05 Y6

107,06 1,98 85,72 48172 -48086,3 -2,1E-05 Y7

109,04 1,98 90,14 55046,79 -54956,6 -1,8E-05 Y8

111,02 1,98 94,81 61921,58 -61826,8 -1,6E-05 Y9

113 1,98 99,75 68796,37 -68696,6 -1,5E-05 Y10

23


= (1,98/3) x 0,081434

= 0,053747lb udara kering/ Btu

Data nomor 3:

T1 = 500C = 122

0F

T2 = 35 0C = 95

0F

T = (122-95)/10 = 2,7



95 2,7 63,345 48,464 14,881 0,0672 Y0

97,7 2,7 67,734 9402,568 -9334,83 -0,00011 Y1

100,4 2,7 72,468 18756,67 -18684,2 -5,4E-05 Y2

103,1 2,7 77,56 28110,78 -28033,2 -3,6E-05 Y3

105,8 2,7 83,009 37464,88 -37381,9 -2,7E-05 Y4

108,5 2,7 85,65 46818,98 -46733,3 -2,1E-05 Y5

111,2 2,7 95,244 56173,09 -56077,8 -1,8E-05 Y6

113,9 2,7 102,0535 65527,19 -65425,1 -1,5E-05 Y7

116,6 2,7 109,449 74881,3 -74771,8 -1,3E-05 Y8

119,3 2,7 117,412 84235,4 -84118 -1,2E-05 Y9

122 2,7 125,98 93589,51 -93463,5 -1,1E-05 Y10


= (2,7/3) x 0,06636


Data nomor 4:

T1 = 55 0C = 131

0F

T2 = 37,5 0C = 99,5

0F

T = (131-99,5)/10 = 3,15

24



99,5 3,15 70,855 48,464 22,391 0,044661 Y0

102,65 3,15 76,6843 10935,74 -10859,1 -9,2E-05 Y1

105,8 3,15 83,009 21823,01 -21740 -4,6E-05 Y2

108,95 3,15 90,4605 32710,28 -32619,8 -3,1E-05 Y3

112,1 3,15 97,4365 43597,55 -43500,1 -2,3E-05 Y4

115,25 3,15 105,6975 54484,82 -54379,1 -1,8E-05 Y5

118,4 3,15 114,676 65372,09 -65257,4 -1,5E-05 Y6

121,55 3,15 124,531 76259,37 -76134,8 -1,3E-05 Y7

124,7 3,15 135,355 87146,64 -87011,3 -1,1E-05 Y8

127,85 3,15 147,223 98033,91 -97886,7 -1E-05 Y9

131 3,15 160,3 108921,2 -108761 -9,2E-06 Y10


= (3,15/3) x 0,043939


Data nomor 5:

T1 = 60 0C = 140

0F

T2 = 40 0C = 104

0F

T = (140-104)/10 = 3,6



104 3,6 79,31 48,464 30,846 0,032419 Y0

107,6 3,6 86,89 12459,56 -12372,7 -8,1E-05 Y1

111,2 3,6 95,244 24870,66 -24775,4 -4E-05 Y2

114,8 3,6 104,478 37281,75 -37177,3 -2,7E-05 Y3

118,4 3,6 114,676 49692,85 -49578,2 -2E-05 Y4

25

122 3,6 125,98 62103,94 -61978 -1,6E-05 Y5

125,6 3,6 138,64 74515,04 -74376,4 -1,3E-05 Y6

129,2 3,6 152,66 86926,14 -86773,5 -1,2E-05 Y7

132,8 3,6 168,42 99337,23 -99168,8 -1E-05 Y8

136,4 3,6 186 111748,3 -111562 -9E-06 Y9

140 3,6 205,7 124159,4 -123954 -8,1E-06 Y10


= (3,6/3) x 0,031786


Mencari persamaan:

Rumus :

NTU = m x

Log NTU = log m + n log (L/Ga)

Persamaan ini identik dengan persamaan garis

y = a + bx

dimana: y = log NTU

x = log

a = log m

b = n

Tabel 15. Hubungan NTU vs L/Ga

No L/Ga NTU log

L/Ga(X)

log NTU

(Y)

X^2 XY

1 4058,976 0,27272 3,608416 -0,56428 13,02067 -2,03615

2 4639,531 0,05375 3,666474 -1,26965 13,44303 -4,65512

3 5219,473 0,05972 3,717627 -1,22385 13,82075 -4,54982

4 5799,414 0,04614 3,763384 -1,33596 14,16306 -5,02773

5 6379,355 0,03814 3,804777 -1,41859 14,47633 -5,3974

Jumlah 26096,75 0,470473 18,56068 -5,81232 68,92384 -21,6662

26

Harga m dan n dicari dengan metode least square:

y = n a + b x

xy = a x + b x

5a + 18,56068 b = -5,81232 (1)

18,56068a + 68,92384b = -21,6662 (2)

Eliminasi persamaan (1) dan (2),sehingga didapat:

a = 12,7287

b = -3,7421

a = log m , maka m = (5,3543 x ( ))

Sehingga didapat persamaan:

NTU = m x

NTU = (5,3543 x (10^12)) x

% Kesalahan = | (ydata-yhitung)/ydata | x 100%

Tabel 16. Hubungan antara NTU Vs

No L/Ga NTUdata NTUhitung % Kesalahan

1 4058,976 0,27272 0,1681 38,3511

2 4639,531 0,05375 0,1020 89,6862

3 5219,473 0,05972 0,0656 9,8558

4 5799,414 0,04614 0,0442 4,1255

5 6379,355 0,03814 0,0310 18,8231

% Kesalahan rata-rata 32,1683

27

Grafik 3. Hubungan L/Ga Vs NTU

28

BAB IV

PEMBAHASAN

Dari data yang diperoleh pada variasi laju alir masuk menara(L) dapat

dilihat bahwa semakin besar laju alir masuk menara maka temperatur air keluar

menara akan semakin besar. Hal ini disebakan karena semakin besar laju alir(L),

waktu kontak antara air dan udara kering semakin sedikit sehingga jumlah panas

yang ditransfer ke udara semakin kecil, sehingga temperatur air yang keluar

menara semakin besar, begitu juga sebaliknya.

Berdasarkan hasil data percobaan pada variasi temperatur masuk menara

dapat dilihat bahwa,semakin besar temperatur air panas yang masuk maka,

semakin besar pula temperatur air keluar menara. Hal ini disebabkan karena

semakin besar laju alir, waktu kontak antara air dengan udara kering semakin

sedikit,sehingga jumlah panas yang ditransfer ke udara semakinsedikit, sehingga

temperature/ suhu air keluar menara semakin besar.

Adanya persen kesalahan disebabkan karena pengambilan data pada saat

percobaan kurang tepat dan akurat dan kurang bisa menjaga kondisi tetap yang

sesuai.

29

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan diperoleh:

1) Persamaan karakteristik menara untuk variasi laju aliran masuk menara

pada suhu air konstan adalah:

NTU = (1,2167 x( )) x

% Kesalahan rata-rata = 12,1900 %

2) Persamaan karakteristik menara untuk variasi suhu air masuk menara pada

laju aliran air masuk konstan adalah:

NTU = (5,3543 x ( )) x

% Kesalahan rata-rata = 32,1683 %

30

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G., 1978 , Unit Operation , Fourteenth Printing, John Wiley and

Sons, New York.

Hardjono, 1989, Operasi Teknik Kimia II, Teknik Kimia UGM, Yogyakarta.

Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, Mc Graw Hill Book Company , Inc.,

Japan.

Perry, R.H., 1984, Chemical Engineers Handbook, 6th edition, Mc Graw Hill

Book Company, Inc., New York .

Treybal, R.E., 1984, Mass Transfer Operation, 2nd edition, Mc Graw Hill

Book Company, Inc., New York.

31

TANYA JAWAB

1. Gilang Rheza P (121100064)

Pertanyaan : Apa itu NTU?

Jawaban : NTU adalah bilangan satuan transfer unit keseluruhan

dimana

)'(

.

HH

dT

L

VKaNtu

Karakteristik menara ini sangat tergantung pada kondisi lingkungan,

dan sering digunakan oleh industri untuk menentukan unjuk kerja

termal menara pendingin pada kisaran kondisi operasi.

2. Esti Suryandini (121100083)

Pertanyaan : apa saja macam macam bahan isian?

Jawaban :

1) Media Isian Penciprat (Splash Film). Media isian splash

menciptakan area perpindahan panas yang dibutuhkan melalui

cipratan air diatas media pengisi menjadi butiran air yang kecil.

Luas permukaan butiran air adalah luas permukaan perpindahan

panas dengan udara.

2). Media Isian Selaput (Film Fill). Pada isian film, air membentuk

lapisan tipis pada sisi-sisi lembaran pengisi. Luas permukaan

dari lembaran pengisi adalah luas perpindahan panas dengan udara

sekitar. Bahan pengisi film dapat menghasilkan penghematan

listrik yang signifikan melalui kebutuhan air yang lebih sedikit dan

head pompa yang lebih kecil.

3). Bahan isian/pengisi sumbatan rendah(Low-clog film fills).

Bahan pengisi sumbatan rendah dengan ukuran flute (galur) yang

lebih tinggi saat ini dikembangkan untuk menangani air yang

keruh, yang merupakan pilihan terbaik untuk air laut karena

menghemat daya dan kinerjanya lebih baik dibanding isian penciprat

konvensional.

cooling tower

Documents