I'/'Osidillg Semillar IlasilI'enelitiallI' 2T1U11(1111111 200-1

ISSN 0851-5278

EV ALUASI KOMPREHENSIF SISTEM PENDINGIN SEKUNDER REAKTORSERBAGUNA G.A SIW ABESSY

Suroso

Pusat Pcngembangan Tclmologi Rcaktor Risct-Batan

ABSTRAK

EVALUASI KOMPREHENSIF SISTEM SEKUNDER REAKTOR SERBA GUNA G.A.SIW ABESSY. Peran penukar kalor dan menara pendingin menjadi sangat penting sekali,karena kegagalan yang terjadi pada komponen sistem pendingin sekunder ini akanmempengaruhi operasi reaktor terutama keutuhan elemen bakar. Reaktor telah beroperasiselama lebih dari 17 tahun sejak dioperasikan pertama kalinya tahlln 1987. Unjuk kerja sistempendinginnya terindikasi menurlln sehingga perlu dilakllkan penggantian, diantaranya adalahkipas (fan), drit, eliminator dan honeycomb pack, pada menara pendingin. Penggantiankomponen-komponen tersebllt harus diikuti dengan analisis tcrhadap unjllk kerjanya. HasillInjuk kelja penukar kalor yang ditllnjukkan oIeh harga koefisien perpindahan panas (U) baikpada penukar kalor I l11aupun II terdapat peningkatan setelah dilakukan penggantian komponen­moponen pada l11enara pendinginnya yaitu, sebelum penggantian untuk penukar kalor I dan IImasing-masing sebesar 2.409,9 W/m2.OC dan 2.854,9 W/m2.OC menjadi 3.512,4 W/m2.OC dan3.150,0 W/m2.OC dan harga pada kndisi komisioning 3.720,6 W/m2.OC clan 4.111,9 W/m2.OC,

sedangkan kemampuan operasi menara pendingin juga teljacli peningkatan sctelah penggantiankomponen-komponennya yaitu sebelum penggantian untuk jalur I clan II masing-masing sebesar51,9 % clan 59,6 % menjacli 80,3 % clan 92,5%. Harga-harga unjuk kelja sistem sekunclertersebut, setelah clilakukan penggantian komponen-komponen pada menara penclinginnyamenjacli layak operasional.

Kata klll/ci : evaluasi, ~-istelll pel/dil/gil/ sekul/der, kOlllprehellsif, lIlel/af{J pellllillgil/, pellukar kalor.

ABSTRACT

COMPREHENSIF EVALUATION OF SECONDARY COOLING SYSTEM OF G.A

SIW ABESSY MULTIPURPOSE REACTOR. The role of heat exchanger and cooling towerin the reactor become very important, because the failure of the secondary cooling systeminfluence the reactor operation l11ainlay the fuel elements integrity. The reactor has beenoperating since 1987, the performance of cooling system seemed to be decreased and somecomponents have to be renew such as fan, drift eliminator and honeycomb of cooling tower.Replacement the components must be followed by analysis of performance of secondarycooling system comprehensifely enveloping heat exchanger and cooling tower. The heatexchanger after the using the new components as follows. The heat transfer coefficient of 1st

heat exchanger is from 2.409,9 W/m2.OC to 3.512,4 W/m2.OC and 2st heat exchanger from2.854,9 W/m2.OC to 3.150,0 W/m2•0c. In the commissioning periode from the value 3.720,6W/m2.OC to 4.111,9 W/m2•0c. At the other side the cooling tower operation capability increasedfrom 1st line cooling tower from 51,9 % and 59,6 % to 80,3 % and 2st line cooling tower from59,6 % to 92,5 %. The The secondary cooling system performance after repair and replacementcomponents in the cooling tower in this values to become acceptable.

Key wort! : eva!u!ion, secont!my cooling system, comprehensif, heat exchanger, cooling tower

119

ISSN 0854-5278

PENDAHULUAN

1:'\'(dullSi KOf11jJre!leJ]s((SisrCI1lH .

Sic/hI Suroso

Reaktor serbaguna G.A. Siwabessy (RSG-GAS) terletak di Pusat Penelitian

Tenaga Nuklir (PPTN) Serpong, merupakan reaktor riset yang dimiliki oleh Badan

Tenaga Nuklir Nasional (BAT AN). Reaktor pencJitian ini berdaya 30 MW thermal

dengan fluks ncutron sebesar 2 x 1014 n/( cm2s), I11cmpunyai bebcrapa fasilitas yang

dapat dipergunakan untuk melakukan penelitian, pengkajian dan produksi radio isotop.

Panas yang dibangkitkan pada saat reaktor beroperasi I11crupakan potensi bahaya

apabila tidak dikelola dcngan baik dan benar. Oleh karena itu masalah perpindahan

panas merupakan hal yang sangat penting di dalam pengoperasian reaktor. Panas harus

dipindahkan untuk mcnjaga agar suhu plat clemen bakar diteras reaktor tidak melebihi

titik lelchnya. Proses pendinginan RSG-GAS terdiri dari pcndinginan primer dan

pendinginan sekundcr, kedua tahapan pendingin ini I11crupakan suatu rangkaian

pendinginan panas yang dibangkitkan didalam teras reaktor. Panas diambil oleh sirkuit

primer untuk kemudian dipindahkan ke alat penukar kalor dan dipindahkan lagi ke

sistem sekunder melalui media pendingin air dan dibuang ke udara melalui menara

pendingin (cooling tower). Peran penukar kalor dan l11enara pendingin menjadi sangat

penting sekali, karcna kegagalan yang teljadi pad a kOl11poncn sistem pendingin

sekunder ini akan mempengaruhi operasi reaktor terutama kelltuhan elemen bakar,

dengan demikian keandalan dari komponen sistem sekllnder tersebllt hanls tetap terjaga,

sejalan dengan bertambahnya usia reaktor yang telah beroperasi selal11a lcbih dari 17

tahun sejak dioperasikannya pertal11a kali tahlln 1987 terindikasi teljadinya penurllnan

unjuk keljanya, schingga perlu dilakukan penggantian bcberapa komponen menara

pendingin. Diantaranya adalah kipas (fan), driff eliminator dan honeycomb pack, untuk

itll perlu dilakukan analisis hasil penggantian komponcn-komponen tersebut terhadap

unjuk kelja sistcm sckunder secara komprehcnsif Diharapkan dari penelitian ini

dipcroleh inforl11asi secaJ'a komprehensit: pengarllh penggantian beberapa komponen

menara pendingin terse but, tcrhadap unjllk kerja penukar kalor dan menara pendingin

reaktor serbaguna G.A Siwabessy.

DASAR TEORI

Alat Penukar Kalor

Alat pcnukar kalor adalah merupakan suatu peralatan yang fungsinya

mcmindahkan panas dari sllatll fluida yang suhunya lebih tinggi kc f111ida yang suhunya

120

Prosjdil1g Scminar !!osill'cnclitiaH!J 2TRRlii/1I11l 20D·1

lebih rendah. Alat penukar kalar dapat diklasitikasikan Illenurut prases perpindahan

panasnya yaitll langsllng dan tidak langsung dan Illenurut kanstruksinya, yaitll tipe pipa

dan cangkang (Shell and tube), tipe double pipe, tipe pipe coil, dan tipe plat,

sedangkan aliran pada alat penllkar kalar dapat teljadi secara parallel j10w dan counter

j1ow. Berdasarkan fungsinya alat penllkar kalar dapat dibedakan sepelii chiller,

condensor, cooler, heat exchanger, reboiler, heater, evaporator, vapoririser dan

superheater. Harga kaefisien perpindahan panas pada suatll alat penukar kalar dapat

diperaleh dengan perhitllngan Illenggunakan metade selisih sllhu rata-rata lagaritillik (

Logarithmic Mean Temperature Difference = LTMD) atau dengan Number Tramfer

Unit - Efektivitas. Efektivitas penukar kalar secara 1I1llUill didetinisikan sebagai

berikut:

1- exp[( - UA 1 Cmill Xl- Cmill 1C",Oks)]& = ------------------

1- (Cmill 1C",oks )exp[( - UA 1Cmill XI- Cmill 1C""'kl.)](1)

dengan C=IllCp, ada]ah lajll kapasitas, UAICmin adalah jllllliah satuan perpindahan panas

yang sering disebut dengan number of transfer unit atau NTU dan C=Cnin ICl11aks.

Barga efektivitas untuk penllkar kalar jenis pipa dan cangkang adalah sebagai berikut :

(2)

Sedangkan harga NTU untllk penukar jenis kalar jenis pipa dan cangkang adalah,

dan,

[ -,( )t2 ]NTU = -(I+C2t/2 x In 21&-1-(: - (I+C- //2 untuk C > 02160-I-C+ I+C2(3)

NTU = -In(1-&) lIntli C =0 (4)

Faktar pengatar (fouling factor) pada penukar kalar didefinisikan sebagai,

pembentukan pad a penllkar kalar yang menghambat perpindahan panas dan

memberikan tahanan terhadap aliran panas sehingga menyebabkan Illenurllnnya

kelllalllplian lInjllk kelja penllkar kalar, hal ini timblll jika penukar kalar telah dipakai

untuk beberapa waktll karena timblllnya endapan yang biasa terdapat dalam aliran.

Faktar pengatar (Rr )dirllmllskan sebagai berikut ;

1 _1R r = ~ Uterslil. kOfor

121

(5)

ISSN OX5,1-527X Cro!uos; Kvmprchc/lslfS;sfcm_p,"'ie/ill .','l/rosa

Menara Pendingin

Mcnara pcndinginan bcrfungsi untuk mcndinginkan air dengan cara

menyentuhkan dengan udara. Udara yang rclatif lebih dingin dari air akan

Illcnycbabkan perpindahan panas dari air kc udara. Panas yang telah di serap udara ini

di buang bersama-sama dengan udara yang di buang dari mcnara pendingin.

Merkel menurunkan persamaan untuk menentukan karakteristik menara

pcndingin, yaitu(4) :

v JCpm • dtK·A-= --

L (hs - h)

Pcrsamaan (2.3.25) biasanya djsebut dengan Number OfTramfer Unit (NTU) (4):

V C ·dt

NTU = K . A L = f- ~1'((_1 -

(6)

(7)

Dalam Illengevaluasi persamaan NTU dapat digunakan bcberapa cara metode numcrik,

dalmn hal ini akan digunakan metodc TchebycheJJ Persamaan yang diselcsaikan adalah

integral fYd\', dengan mengambil 4 titik dari nilai y dan dialllbil nilai x sedemikian

rupa, sehingga didapat 0, I03,. ..,0,406,. .., 0,593,. ..dan 0,89 dari interval (b-a). Untuk

mencntukan nilai NTU atau Ka V/L, persamaan menjadi;

r Ydx=(b~a)YI+Y2+Y3+Y4)dimana: YI = nilai y pada x = a + 0, I (b-a)

Y2= nilai y pada x = a + 0,4 (b-a)

Y3= nilai y pada x = a + 0,6 (b-a)

Y4 = nilai y pada x = a + 0,9 (b-a)

Illakajika parameter sebcnarnya yang kita masukan, menjadi;

(C,"" (I, -''))( 1 1 1 1)= ---4 - /l..hl + L\.h2 + /l..h3 + /l..h4

dan; /l..hl= nilai (hs - h) pada tl + 0,1 (tl - h)

/l..h2= nilai (hs - h) pada tl + 0,4 (tl - t2)

l1h3 = nilai (hs - h) pada t, + 0,6 (tl - t2)

L\h4 = nilai (hs - h) pada tl + 0,9 (tl - t2)

122

(8)

(9)

Prosidillg Semillar Hasr! Pelle!itiall P)'iilRTa!lIm 20M

persamaan tersebut dapat dituliskan secara umum scbagai berikut;

v f Cpmdt Cpmdt II 1K·A· L = J, (hs-h) =-/-1-E1(hs-h)

ISSN 0854-5278

(10)

Dimana;

dengan n = 4 sesuai dengan acuan dari acceptance test prosedure untuk menara

pendingin.

Suatu menara pendingin mempunyai dua laju aliran yaiatu aliran udara, G dan

aliran air, L. perbandingan kedua besaran terse but mempengaruhi dalam perhitungan

unjuk kerja menara pendingin yang tertuang daklam kurva karakteristik menara

pendingin, persamaannya ;

(11)

C = konstanta karakteristik menara pendingin

n = eksponen yang berharga antara -0,55 sampai -0,65. dalam

pembatasan masalah biasanya diambil n = -0,6

Dalam menentukan unjuk kClja mcnara akan dic3I'i karaktcristik menara pendingin

sebai bahan pembanding antara karakteristik operasi dengan karakteristik dcsain.

TATA KERJA

Reaktor Scrbaguna G A Siwabessy

Sistem pendingin reaktor G.A. Siwabessy terdiri dari sistem pendingin primer

dan sekunder. Sistem pendingin primer berfungsi untuk memindahkan panas yang

timbul di teras reaktor pada saat operasi. Pengambilan panas tersebut dilakukan dengan

cara mengalirkan air pendingin lewat celah bahan bakar, panas dipindahkan ke sistem

pendingin sckunder melalui penukar panas dan akhirnya panas tersebut dibuang ke

atmosnr melalui menara pendingin.

Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)

Alat penukar kalor pada RSG-GAS berbentuk shell and tube, tersusun atas

tabung tegak diameter 1300 mm, panjang 9000 mm dengan cli dalamnya terdapat ikatan

pipa-pipa sebanyak 1632 digabung menjadi 2 bagian yang masing-masing untuk aliran

naik clan turun. Air pendingin sckuncler yang mengalir melalui dalam pipa-pipa (I'hel­

shel) adalah air pcnclingin primer. Sisi-sisi masukan clan keluaran pesawat tcrsebut

123

ISSN 0854-5278 /:\'O/1((/S; K()llIprchcJl.'~f.)·isIC1J1, ..

,)'it/it! .)'uruso

berada pad a sisi sam ping atas, baik untuk sekundcr maupun primer. Jadi aliran all'

Penelingin yang teljadi aelalah turun dan kemudian naik lagi elengan masing-masing

mclalui satu diantara 2 bagian sebagaimana eliterangkan di atas. Dan perlu juga

clikctahui bahwa, arah aliran primer dan sekuncler adalah ber1awanan. Didalam tabung

tegak tersebut juga clipasang kisi-kisi sebagai rangka pipa-pipa (ikatan pipa-pipa) yang

acla di dalamnya, sehingga get31'an yang tel:jacli akibat ada aliran air pendingin clapat

tcrpenclam. Dan tidak lepas pula pesawat penukar panas ini dilcngkapi juga clengan

saluran clan katup-katup untuk pembuangan uclara (venting) clan pcngurasan (draining),

baik di bagian primer maupun bagian sckuncler. Tabung tegak pipa-pipa yang acla di

clalamnya clibuat elari bahan stainless stell.

Perawatan pesawat penukar kalor antara lain pembersihan permukaan dalam clari

pipa-pipa clalam pesawat terscbut, karena di dalam pipa-pipa itu scnantiasa

bersinggungan dcngan air pendingin schmeler yang secara langsung berhubungan

dengan udara endapan-endapan lebih besar, karena itulah setiap periode tertentu

pencueian/pembersihan tersebut dilakukan.

Dan hal ini dilaksanakan bersamaan clengan operasi sistem pendingin sekuncler.

Pekerjaan ini clilaksanakan clengan memompakan benda-benda berbentuk bola yang

elastis ke cialam pesawat penukar bahang tersebut melalui suatu sistem yang telah

terscclia pacla sistem penclingin sekunder.

Sedangkan air penclingin primer yang mengalir lewat shell-shell dalam tabung

penukar kalor merupakan air yang telah climurnikan oleh sistem purill(asi air kolam

reaktor, sehingga dijamin pacla shcl-shel tersebut terbebas clari enclapan ataupun

kotoran-kotoran lainnya.

Sistem penclingin sekuncler mengambil bahang pada alat pcnukar kalor clan

membuangnya mclalui bcberapa mcnara pcndingin kc atmosnr. Sistcm ini clircl1canakan

mampu mcminclahkan bahang sebcsar 33.000 kW (cliluar pendingin tambahan untuk

eksperimcn) clan tercliri clari 2 bagian pemipaan, yang masing-masing bagian 50%

(pompa-pompa, alat-alat penukar bahang, pipa clan 2 blok menara pcnclingin).

Menanl Pendingin (Cooling Tower)

Menara-manara ini merupakan I11cnara pcncIingin penguapan cli mana udara akan

dihisap secant paksa olch kipas ("blower"), dircncanakan untuk sllhll am bang udara

basah ("wet bulb") scbesar 2S°C. Pcnclingin sckundcr ini dircncanakan juga, agar suhu

124

Prosidil1b c)'eminar//osil PCI/clition P2TRJ?hilllill 2Dn./

ISSN OS5·1-527X

air pendingin primer yang kembali ke kolam reaktor tidak bolch melcbihi 40°C. Sislem

pendingin sekunder dioperasikan dengan air yang diambil langsung dari sistcm

penyediakan air setcmpat tanpa pengolahan terlebih dahulu.

Sistem pendingin sekundcr mengambil panas pad a alat penukar kalor dan

membuangnya mclalui beberapa menara pendingin ke atmosfir. Sistcm ini direncanakan

mampu memindahkan bahang sebesar 33.000 kW (diluar pendingin tambahan untuk

eksperimen) dan tcrdiri dari 2 bagian pemipaan, yang masing-masing bagian 50%

(pompa-pompa, alat-alat penukar bahang, pipa dan 2 blok menara pendingin).

Menara-manara ini mcrupakan menara pendingin penguapan di mana udara akan

dihisap secara paksa oleh kipas ("blower"), direncanakan untuk suhu ambang udara

basah ("wet bulb") sebesar 28°C. Pendingin sekunder ini direncanakan juga, agar suhu

air pendingin primer yang kcmbali kc kolam reaktor tidak bolch melcbihi 40°C. Sistem

pendingin sekunder dioperasikan dengan air yang diambil langsung dari sistem

penyediakan air selempat tanpa pengolahan terlebih dahulu.

Untuk mcngendalikan korosi dan membatasi tumbuhnya lumut, maka sistcm

sckunder ini dilcngkapi dcngan pcralatan tambahan yang dapat menyemprotkan bahan

telientu kc dalam sistcm sckundcr. Kolam penyediakan air juga disccliakan, untuk

memenuhi kcbutuhan air di sistcm primer dan sckunder yang berguna untuk mcnjaga

apabila pada suatu saat sistem penyediakan air setempat tidak bekelja. Sistem

pembuangan panas pad a RSG-GAS diberikan pacla Gambar 1.

S ••"m ~"$""m

"u.·..., ./)c••"Ak'!,frtn

~ P,mbuatir.bah

KPK 01 KPK 01 KSB KTA K?K

I-c---=-'--~----- G.DBm..Pl.ll:lGZll....._~=~--_·_- --".._.~._-----~.!_---to-!, '-'--'" ,,_:~

GambaI' I. Diagram scgaris sistcm p(~ndingin utama rcaktor G.A. Siwabessy [I]

125

ISSN 085·1-5278 1:-\·u/II(f.!ii KVlJlprl'lh'l1sy .\,S(('1!1.\'idi(1 :";/froso

Pcralatan l'cngll[Wran dan Pcngambilan Data

Alat ukur yang dipakai clalam pcnclitian ini terdiri clari alat ukur terpasang dan

alat ukur portable. Pcralatan pengukuran terpasang pada di Ruang Kcndali Utama, yaitu

alat ukur sistem sekundcr yang meliputi peralatan pengukuran suhu <.Ian laju aliI', untuk

data unjuk kelja penukar kalor diambil dari suhu masuk dan keluar pcnukar kalor dari

sistem primer dan clari sistem sckunder (J EOI CT 02-04 cr 001/002) dan (P A 0 I102 CF

00 1/002), suhu udara luar (KLA 10 CT 00 I) dan kelembaban udara (KLA 10 CM 001),

yang kesemuanya sclalll dikalibrasi setiap 3 bulan sekali.

Sedangkan alat lIkllr portable digunakan untuk mendapatkan harga laju aliran

udara luar, suhll lingkungan, suhu bola-bola basah dan kelembaban uclara,

menggunakan pcralatan digital yang diekskusi dengan program kompllter dcngan

batasan pcngukuran kecepatan udara 2-25 mis, sedangkan untuk batasan pengukuran

suhu 0-100 DC, alat ini juga terkalibrasi dcngan baik. Data didapat dari pengukuran saat

operasi, data komisioning untuk unjuk kerja penuar kalar pada daya 15 MW yaitu pada

tanggal 12 Maret 1998. Data Opcrasi scbelum penggantian bebcrapa komponcn mcnara

diambil pacla tanggal II Fcbruari 2004, dan data setclah pcnggantian komponcn yaitu

11 September 2005.

I fASIL DAN PEMBAI-IASAN

Data-data pcngukuran unjuk kelja penukar kalar meliputi, lajll aliran pada sisi

shell dan tube, suhu masuk dan keluar untuk sisi shell dan tube baik untuk pcnukar

kalor I maupun II, sedangkan dari tabcl mcliputi harga densitas dan panas jenis. Data­

data tersebut diperoleh untllk kondisi komisioning yaitu ketika reaktor bcropcrasi pada

daya 15 MW saat komisioning pacla 12 Maret 1998, untuk kondisi sebelum

pcnggantian komponen pada tanggal II Februari 2004 dan setclah pcnggantian

komponcn pad a menara pendingnnya pad a tanggal II September 2004. data

selengkapnya diberikan pad a Tabcl 1 sampai dengan 4.

Data-data pengukuran unjuk kelja mcnara pendingin meliputi, lajll aliran

pendingin masuk dan keluar jalur pen<.lingin, kecepatan udara Iuar, sllhu masuk dan

keluar menara pcndingin, dan kelcmbaban udara, masing-masing diambil untuk jalur [

dan II dan dilakukan pada saat scbclul11 dan seslldah penggantian bcberapa komponcn

yaitu, untuk kondisi scbclul11 pcnggantian kOl11poncn pada tanggal 11 Februari 2004 dan

126

Prosiding ,')'{'minorllasil PC!Jclifionl''?lHN.Tal/1/11 2nn-l

ISSN O'SI·527x

setelah penggantian komponen pada tanggal 11 September 2004 clibandingkan dengan

data clcsain dari menara pendingin.

Data operasi menara pendingin selengkapnya cliberikan pad a Tabel 5 clan Tabel 6

Pengolahan data untuk menclapatkan unjuk ketja penukar kalor yang berupa

harga kocfisien perpindahan panas dan faktor pcngotor clilakukan dcngan mcnggunakan

pcrsamaan 6 sampai dengan 11. Basil perhitungan dipcroleh dcngan mengambil harga

rata-ratanya untuk kondisi sebclum clan scsuclah pcnggantian beberapa komponen pada

menara penclingin, yang clibandingkan clcngan harga pacla kondisi komisioning.

Selengkapnya cliberikan pacla Tabcl 7

Tabel 7 Harga kocfisien perpindahan panas (U) clan nlktor pcngotor pcnukar kalor (Rr)

No.

Penukar Kalar I Pcnukar Kalor II

1

2

3

Penukar Kalor----Komisioning

Sebelum Penggantian

Setelah Penggantian 3720,6 i - =+4.111,9

----- .------;:;:q ------- ---;;:-;r--2409,9 1,47. 10" 2.854,9 1,08. 10"

3.512,4 -TT59~0'5-- 3.150.-0---j- 7,43.10·'-____L .. .L....- I _Evaluasi unjuk kClja penukar k,llor RSG-GAS scbclum clan scsuclah pengganti3i1

bcbcrapa komponen pacla menara pcndingin clilakukan pacla daya operasi tcnnal 15 MW

yang scharusnya rcaktor mampu clioperasikan pada claya termal 30 MW. Reaktor

clioperasikan pacla keaclaan bersih pacla claya 15 MW clilakukan clengan l11engambil clata

pacla langgal 12 Maret 1998 dengan konclisi untuk penukar k,dor I suhu masuk tabung

rata-rata 40,2 °C, clan keluar 33,7 0c. Suhu l11asuk pipa rata-rat 33,8 °c clan keluar 37,6

°c, scclangkan untuk konclisi penukar kalor II suhu masuk tabung rata-rata 39,6 °c, clan

keluar 33,6 0c. Suhu masuk pipa rata-rata 33,5 °c clan keluar 37,2 °c clengan laju alir

sal11a baik untuk konclisi penukar kalor I l11aupun II yaitu laju aliI' sistcl11 primcr 3150

m3/h clan laju alir sistem sekunder 1950 m3/h. I-Iarga koefisicn perpinclahan panas hasil

perhitungan cliperoleh untuk penukar kalor I sebesar 3.720,6 W/m2.C clan penukar kalor

II sebcsar 4.111,9 W Im2.C. Barga koefisicn pcrpinclahan panas (U) clan faktor pengotor

(Rr) diambil untuk konclisi sebclum clilakukan pcnggantian beberapa komponcn pacla

menara penclingin clan sesllclah penggantian llntllk operasi claya 15 MW, masing-masing

dilakukan pacla tanggal 11 Pcbruari 2004 dan tanggal II September 2004. Harga

kodisicn perpinclahan panas sebelum dilakukan pcnggantian beberapa komponen pacla

121

f:~\'al1ftlsi K()!IIIJr('ht'n\~(,)'i.\ICIJ1Sidiq .",'uroso

mcnara pcndingin masing-masing 2.409,9 W/m~.C Dan 2.854,9 W/m2.C dan setelah

pcnggatltian mcnara pcndingin 3.5l2,4 W/n/.C dan 3.150,0 W/m2.c. Tcrlihat dari hasil

tcrsebut tel:jadi peningkatan setelah dilakukan pcrbaikan masing-masing 29,64 % untllk

penllkar kalor I dan 7,18 % untuk pcnukar k,11or II, sedangkan harga faktor pengotor

seperti dibcrikan pad a Tabel 7 teljadi teljadi penurllnan masing-masing lIntuk penukar

kalor I sebesar 10,82 % clan 68,80 %. Basil-hasil dari kenaikan harga koefisien

pcrpindahan panas dan penurunan faktor pengotor setelah dilakukan penggantian pada

beberapa komponen menara pendingin tersebut ternyata berpengaruh terhaclap unjuk

kelja pcnllkar kalor, hal ini sesuai clengan harapan, sedangkan perbeclaan an tara kondisi

penukar kalor I dan II dari awal sudah tetjadi pada kondisi bersihnya dan kemungkinan

disebabkan karcna perawatan dan aliran bola-bola spons yangmembcrsihkan

permukaan pipa-pipa pada penukar kalor tidak sama.

Pengolahan data untuk mendapatkan kemampuan operasi menara pendingin

dilakukan dcngan menggunakan persamaan I sampai dengan 5. Basil pengolahan clata

untuk kondisi sebclum dan sesudah pcnggantian bebcrapa komponcn pacla menara

pcndingin dibcrikan pacla Gambar 2 sampai dengan 5

Kcmampuan opcrasi menara penclingin dibcrikan sebagai kurva karaktcristik,

berdasarkan harga number transfer un;t (NTU) operasi scbclum pcrbaikan, setclah

pcrbaikan dengan NTU desain. Untuk mcngctahui harga LlG pcrpotongan terlebih

dahulu harus clitcntukan nilai karaktcristik mcnara opcrasi (C) mcnggunakan

persamaan,

C = K.a.V/L (LlG)0.6 ( 12)

Harga C jalur I sebe]um perbaikan,

Copcrasi= 0, I65 I (1,224)°,6

= 0,1864

maka clapat ditentukan harga (LlG)berpotongn dengan memasukan kondisi desain sama

dengan kondisi operasi,

( ~ ) 01"'"';

(L)G desain

)-0,6C;>paa.,{ ~ '''J>olo''gm,

= NTUdesain

Maka clidapat nilai LlGbcrpotongan= 0,79

Schingga,

128

Proshlillg ,)'('/11//101' Ilusl! /\'lJl'hr:(l!1!'2TlU?Tal/ll/1.'OO-J

)--06

L '

NTUbcrpotongan = C opcmsi (-Z; bCl'polongon

= 0,1864 (0,79ro,6

= 0,215

Kemampuan operasi menara pendingin dapat ditentukan dengan,

Cfektivitas menara =

(L / G) berpolOogoo X 100%

-(L / GLC"'i/1

= (0,79/1 ,52)x I00%

=51,9%

Dengan cara yang sarna diperolch, untuk harga C jalur II sebelum pcrbaikan,

sesudah perbaikan untuk jalur I dan II masing-masing diberikan pada Gambar sampat

dengan.

Efektivitas mcnara 59,6 %, 80,25 % dan 92,5 %

Kurva Karakteristik Opcrasi lVIenara Pendingin

0.40.35

0.3

0.25:JI- 0.2

z 0.15

0.1

0.05

o ,

o 0.51

I1

LtG

2

Gambar 2. Kurva karaktcristik unjuk kClja menara pendingin RSG-GAS untuk

kondisi opcrasi sebelum pcrbaikanjalur I

129

ISSN OS5·1·527X

:::>I­Z

0.6

0.5

0.4

1:'\\III/(1.\'1 }..·()/J1fJn'h(,J1\'~(.\is!em

.Sld;q SuroJo

Kurva Karakteristik Operasi Menara Pendingin

o 0.5 1

UG

1.5 2

Gambar 3. Karaktcristik unjllk kClja Illcnara pcndingin RSG-GAS llntuk kondisi

operasi scbclum pcrbaikanjalur II

Kurva Karakteristik Operasi Menara Pendingin

0.349

0.348

0.347:::>I- 0.34Bz

0.345

0.344

0.343

o 0.5 1

UG

1.5 2

Gambar 4. Karaktcristik unjuk kerja menara pcndingin RSG-GAS untuk kondisi

opcrasi sctclah pcrbaikan jalur I

130

Prosiding Seminur Ilusill'CfIt'!ili(lI1l'2'IH.1?iilllllll JOO)

ISSN 085·1-5278

0.5--

0.4

n

::> I-z 0.2

0.100

0.5 1

UG

Pendingin

2

Gambar 5. Karaktcristik llnjuk kClja mcnara pendingin RSG-GAS untuk kondisi

operasi setelah perbaikan jalllr II.

Barga kcmampuan menanl pendingin diberikan dalam bilangan pcrsen, yaitu

perbandingan antara (LlG)berpo(ongall dcngan (LlG)Jcsdin, memberikan hasil sebagai bcrikut

kondisi sebellim dilakukan pcrbaikan untuk jalur I scbcsar 51,9%, jalur I! scbcsar

59,6%. Kondisi opcrasi sctclah perbaikan llntuk, jam I sebesar 80,25%, jallir II scbesar

92,5%. Harga-·harga kemampuan opcrasi menara pcndingin setclah perbaikan tCljadi

peningkatan yang berarti yaitu lcbih besar dari kctentllan layak operasi suatu menara

pendingin (lebih besar dari 80%).

Data hasil perhitungan harga LlG opcrasi jauh dibawah harga LlG dcsain baik itl!

setclah mallplln scbclum pcnggantian beberapa komponen pada menara pendingin,

tetapi dari cffektifitas mcnara dalam mclepas panas terlihat bahwa kondisi setclah

pcrbaikan mcngalami pcmbahan. Pcrllbahan tcrsebllt tCljadi disebabkan olch bebcrapa

1'aktor antara lain:

I. Penggantian honey cOlllbpack dan dmfJelill1inator, kcmungkinan kOl11ponen

lama sudah banyak kcrak yang tcrbcntllk pada bagian ini akibat pH air yang

tinggi (bassa) mcnycbabkan konduktljltas thermal bahan mcnjadi kmang baik.

2. Kondisi !ingkungan yang I11cndekati harga desain mcnara untuk iklim tropis

yaitu scbcsar 31,5 °c maka temperatur bola-bola basah mcncapai 28 0c.

3. Harga NTU yang dipengaruhi nilai LlG, karena nilai !aju aliran udara (G) sclalu

konstan l11aka nilai laju aliran massa air sangat mcnentukan.

131

/:'ndlla~; KOJ1/jJn'!rCIlS(/,\;.Qel11 .

.\,'Id;(/ .)'lIUJSO

Jika dibandingkan antara jalur I dan jalur II dapat diketahui bahwa jalllr II Icbih

efisien dibandingkan dcngan jalur I baik itu scbclllm mall pun setelah pcnggantian

komponcn pad a I11cnara pcndingin.

KESIMPlJLAN

Bcrdasarkan dari hasil analisis unjuk kelja sistel11 sekundcr sccara komprchesifyang

meliputi unjuk kelja pcnukar kalor dan menara pcndingin scbclum dan scsudah tCljadi

penggantian bcberapa komponen mcnara pcndingin dapat disimpulkan sebagai bcrikut :

1. TCljadi pcningkatan unjuk kelja pada kedua penllkar kalor clan dua jalur menara

pcndingin setelah dilakukan penggantian pada beberapa komponen menanl

pendingin

2. Peningkatan pada unjuk kClja penukar kalor ditandai dcngan peningkatan harga

kocfisien perpindahan panas (U) yaitu, scbclum dilakukan pcnggantian penukar

ka!or I dan II masing-l11asing sebesar 2.409,9 W/m2.oC clan 2.854,9 W/n/.oC

menjadi 3.512,4 W/n/.oC dan 3.150,0 W/n/.oC, sedangkan kcmampuan operasi

I11cnara pcndingin scbcIlIm pcnggantian untuk jalur I dan I[ masing-masing scbesar

51,9 % dan 59,6 % mcnjadi 80,3 % dan 92,5 %.

3. Ilarga-harga unjllk kClja sistcm sekllndcr, setclah dilakukan pcnggantian komponen­

komponen pad a Illenara pcnclinginnya menjadi layak operasional dan memenuhi

pcrsyaratan yaitu untllk pcnllkar kala teljadi pcningkatan dan pada mcnara

pcndingin kemalllpllan apcrasinya lebih besar dari 80 % (Standar layak operasl

menara pendingin )3).

Tabel1. Data - data penukar kalor I sebelum penggantian blower pada operasi re3ktor daya 15 MWdengan laju alir sisi kelongsongl3150 1113/hdan sisi pipa 1950 1113/1113ngg3111 Februari 2004

132

Prosiding Scminor/lusil rCllclirionl'2TI?I?1(;//11/1 llll)'!

ISSN 0851-5278

Tabel 3. Data-data pellukar kalor I setelah penggantian blower pada operasi reaktor daya 15 MW padaoperasi deE~.9.!:1!~Laiualil..sisi shell 3150 m31h dan sisi tube 1850 m3111ta.!!Jl~~tember 2004

NO. fJar1Jl Suhu masuk Suhu ke Illar Suhu masuk Suhu keluaroperasi I I<elongsong kelongsong pipa pipa~C _(C) °CL °CL-

~ ..QQ:52_0 _~ 34,0 32,2 35,027-0.._ 01~QL _ 40--.2 ~O ]~~ 35,0Q}__ Q?O~ __ 40R 34,0__ . 32,0 ._~04 J?1:..® 39,5 34,0 _~"g 35,0 _05 04.00 39,5 34,0 ~2--,~ ._34,~ __

..Ql3 Q.5.J2~ _39,!L l'!L :gp ;3.4,5 _

Q'! _iJ§.cQQ __ 39,5 ]:.+'_Q }.s.0 34,0 .08 0-7.00 39,0 34,0 32,0 34,0

~;~llti~lr-~1t~-~~/i~_t~1~~~:133

ISSN ORS·!-527R I~\'ali/(IS i l\ Oll//HC heI J:'i ~I,)·i.\Ie 1I1

Sidiq ,)'uroso

Tabel 4. Data-data penukar kalor II setelah penggantian blower ~ada operas! reaktor daya 15 MW pada

operas! den8i3n lat <JIi!:...-~sishell 3150 m3/h dal1 sis! tube 1850 m 10J.a.£1j)9~_~~Etember 20~NO. Jam Suhu mas uk Suhu ke luar Suhu masuk Suhu keluaroperasi kelongsong kelon9sol19 pipa pipa

_____. ...J~ (0 CL L~ j"----~t__01 _QQQO 39,5 34,0 32,2 _.;3~,_Q _

92 01J29__ 39,5 34,0 _:g? --2~c9... _03__ 0200_ ~9,L .]4,0 :gL 2§-,~_.Q:.~ 03-"-.QQ. _39,Q 34,9 32~ .-l~,~_~_Q.~ 39-,-0 34,__0 :g9 35,5 _

_.Q~_ 05Q!L. __ 39c9..._ ~Q... 32SL ~5,0 _Q? QE:'00 _33.JJ ~~~ ~S.O ]_~-,-Q _

_Q~_ 07.00_ 38,5 34,0 32,0 ~~'.9 _99 Qi3.00 38,5 1~_,0__ --2~,0 _.l.?-,_5._lQ __ 09.00 __ 39,0 ~_'_Q. ..l.:sL__ .J~2~ _2_1_..J.9.:.~ _39,0 34,_9 . _1_?1? ~R. __

g__~Q __ ~9.2... ._~0 .]~,-O ]£,9 _J)__ 1]00 ....l.§J,0 34,0 _]bO --2~'Q_n _14. _1300 __ ~!~ __ ---.l<1.,.9 ~;Q. ~\3..Q ._.

15 14.00._ ~2 _1..'!L ]2,2 3~,5_._. __2.6 .J..!?~ __}9,0 34,Q. 32,L 1.6.cQ. _

21- J.....6.00 ~_,O ~~Q :g2. 36...__0 _~_ ....17.00 392 l..~L ~ 36,0 _19_J..~,-Q~__~2...Q.. ~ ~ ~-'~ _20 19.00 39,8 34~ 32,5. -.-l.~ __~ 1Q·00 ~.9-'9 ..lj...Q 32-2. ~§_,O _

?-2 21._9.L. 39,5 34,0 _~~ 35,? _~3 22.0L _~.2.... ..l~ -.-l.s~ 35-'L _24 23.00 39,5 34,0 .l.:SQ_ 35,5_

Tabel 5.Data operasi menara pending in sebelum penggantian blower pada daya reaktor 15 MW____ T_'!..f:1.!l9~'-J.:I.£.ebrua!i2Q.9~ . _

Jam! Laju alir Suhu masuk Suhu keluar Suhu Ling KelembaNo.1 Operasi I Sekunder MP MP kungan ban(mjjam!__ ~) L~_L .l~g ~)__

..21_ . ..9.9.:.Q9__ ...J.Q.~ _~9 ~2 ?~& 9fL _9..2 ...Q.1.:.9..9 ...JJ~ ~...Q ..l.!)~ 2~,9 ~03 02.00 1950 . 35,0 .....l.Z,2 e-'9 ~ _04 03.00 1950 35,0 3"7,5 ~~Q. 95Q.~ 04.00 1950 35,0 37,~ 2"~,5 __ ~9_6 05.00 1950 35,0 _3"7,~ ]~ __ 95 __97 06.00 1950 35,2 ---.l!.!L ~4,~ .§J~ _

Q.8 _Qz.:~_ 1950 _ 35,0 32,5.. 2j,5 85

__~ 08.00__ 1950 35,5. 3l,_2 ~?.,.0 95 _

1Q_ 02..~. __l2~ ....3~cO ..l.~,Q .RL 95. _

.:!1.._ 10.00 ~_O __ ...l_§,~ 1?,9 30,0_ ~6 _it j~- j!~j~~-{I~~=--11i=~~lj~-=-1.6 15.0L ...J.Q.50 }Z,O J_:~J2. 3_~'-5 72__

134

f)rosidinr, Seminar f los;1 rcnelirioJ1!)2TRR'Ie/hI/II )0111

17 15.00 1950----- ---------- ---18 1700 1950---- ---------19 18.00 1950------ ---20 19.00 1950-- -----21 20.00 1950--------. --22 21. 00 1950"--- ---- ----23 22.00 1950._- ----- ------24 23.00 1950

Tabel 6. Data operasi rnenara pending in setelall penggantian blower pada operasireaktor daya 15 MW tanggal11 September 2004

ISSN OX51·527X

.Jam I Laju alirNo.1 Operasi Sekunderim3/jam)

01 0000 185002 01.00 185003 02.00 1850-- ---- --04 03.00 185005 04.00 1850- -------06 05.00 185007 06.00 1850-- ..----08 07.00 185009 08.00 1850..- ------10 09.00 1850-- --.-----.11 10.00 185012 11.00 1850

13 12.00 1850.--- -14 13.00 1850- ------- --------15 14.00 1850.--- ----- ---16 15.00 1850-.--- ..- ----17 16.00 1850-- -.---.----- .------18 17.00 1850- -----19 1800 1850-- --------20 19.00 1850- ------21 20.00 185022 21.00 1850-- ---- --23 22.00 1850- --24 23.00 1850

Suhu masuk Suhu keluar Suhu Ling KelembaMP MP kung an ban(0G) (oe) .-L.~L__ ~)

45,0 40,0 26,0 ~.

45,0 40,0 _ 26,Q ~ _45,0 40,0 __ 2.?~ __ 85.45,0 40,0 25,.0 ~~

45,0 39,~ ..z.'!.!?. __ ....§_t2. __

45,0 ~~ 24-,-~ 85 _45,0 ~,_O __ ~SJ ~~45,0 39,0 ~4,0 J?§.

45,0 39,.9 l§...0 _~ __

:±.~ ~Q._ 36,Q ~ _45,0 40,0 _40,9 BL__45,0 40,0 ~ Z~ _45,0 40,0 _33,Q... ~ __

45,0 40,0 32,0 70

. =r1.----.-------------_--------.--45,0 4Q,~ ~3,0 6] _45,0 40,0 33,0 0746,0----- 140.-0 --- 3;[0---- --6'7---.---.-------··--f-----·-------··· ----.----.-- -- ...---.--.

:~~-·=_=-~j~~t~--__1f.~=~=_~-~_b==~46,0 40,0 ...1.!i,Q ?!L _46,0 40,0 ?~_O ~46,0 ~Q,Q ?~Q..._. .2145,0 40,0 27,5 ...2?45,0 40,0 27,5 72

135

ISSN OX5·LS21X

DAFTAR PUSTAKA

1:"'0/110.\1 KO/lljJrc/rcl1sl/.\isfCIJI

,)'Idi(/ __"'lfrOSO

I. ANONIM, "Acceptance Test Prosedure fc)r Industrial Water Cooling Tower",

Cooling Tower Institute Buletin ATP-I05, 1967.

2. ANONIM, "Cooling Tower", Takasago Thermal Engeneering Co. Ltd, 1991.

3. KERN,D.Q., "Proses Heat Tran.sfer", TvlcGraw-IIill International Book

Company,1950.

4. CI-ll:REMISINOFF, P., CHEREMISINOFF, N., "Cooling Tower Selection ",

Design and Practise, Ann Arbor Science Publishers, Inc. I 98 I.

5. BURGER, R., "Cooling Tower Technology : Maintenance, Upgrading and

Rebuilding" , The Fairmont Press, Inc, 1987.

6. ANONIM, "Safety Analysis Report", rev. 8 Vol. 2 Multi Purpose Reactor 30,

Serpong, 1999

7. KREITH, F., "Prinsip-Prinsip perpindahan Panas," Eclisi keliga, Penerbit Erlangga.

8. CHEREMINISINOFF, N.P., "Cooling Oe11'er Operation, Hand Book of Heat

Tmn.sfer ", Gulf Publishing Co., Texas, 1981.

9. EL-WAKIL, M.M., "!nstalasi Pembangkit Daya" , Cetakan pertama, Penerbit

Erlangga, 1991.

10. HIMMELBLAU, D., "Basic Principles and Calculations in Chelllical

Engineering", Prentice Hall, Inc, 1992.

11. STOECKER JEROLD. "Refrigerasi clan Pcngkondisian Udara", edisi kcdua,

Penerbit Erlangga, 1992.

12. ZEMANSKY,SEAR, "Fisika untuk Universitas I: i\1ckanika, Panas dan Bunyi"

Binacipta Handung, 1992.

136