Keuntungan Random Packing pada Cooling Tower

Packed Tower

Digunakan untuk kontak kontinu diantara liquid dan gas di dalam kolom

berbentuk silinder yang di dalamnya diisi packing. Selain itu juga dilengkapi

dengan pemasukan gas dan ruang distribusinya pada bagian bawah sedangkan

pemasukan zat cair dan ruang distribusinya pada bagian atas.

Zat cair terdistribusi di atas isian, kemudian mengalir dalam bentuk film

tipis ke seluruh permukaan packing menuruni kolom yang kemudian terjadi

kontak antara fase gas dan cair. Pada alat ini terdapat isian menara packing yang

berfungsi memperluas bidang kontak antara fase gas dan fase cair. Pada sat

menyentuh packing, molekul-molekul gas dan air akan terpecah menjadi molekul-

molekul yang lebih kecil sehingga mudah terjadinya kontak antara kedua fasa

tersebut.

Packing adalah jenis bahan isian pada cooling tower yang biasanya

khusus, seperti kayu sipres yang mempunyai daya tahan gabungan aksi air dan

udara.

Packing bekerja berdasarkan prinsip perpindahan panas massa dan panas

pada Cooling tower. Packing dapat digunakan untuk perpindahan massa dalam

cooling tower seperti memindahkan sejumlah kontaminan VOC (Volatile Organic

Compounds) dari fase liquid ke fase gas (udara). VOC adalah kontaminan yang

biasanya terdapat pada air bersih, antara lain Tri kloro Etilen, Tetra Kloro Etilen,

1,2 Dikloroetilen, Vinil Klorida dan sebagainya.

Selain perpindahahn massa, packing juga digunakan pada perpindahan

panas. Besarnya laju perpindahan massa dan panas ini dipengaruhi oleh luas

daerah kontak, antara fluida panas dan fluida dingin, waktu kontak, kecepatan

fluida, dan temperatur fluida.

Terdapat dua jenis cara pengisian packing :

A. Random Packing

B. Regular Packing

Perpindahan panas dan massa ini adalah salah satu gejala difusi. Besarnya

perpindahan massa dan panas adalah berbanding lurus dengan luas daerah kontak

antara fluida panas dan fluida dingin ditunjukkan oleh persamaan :

q = h x A x ∆ T

dimana :

q : besarnya panas yang dipindahkan

h : koefisien konveksi

A : luas kontak

∆T : beda temperatur

Perpindahan massa dan panasjuga berbanding lurus terhadap waktu.

Semakin lama waktu kontak maka makin besar kalor dan massa yang dpindahkan.

Perpindahan massa dan panas adalah berbanding lurus dengan temperatur

fluida Sesuai dengan persamaan matematis berikut :

q = - k x A x dT/dx Hukum Fourier

Jika kita bandingkan antara random packing dan regular packing dalam

penggunaan pada kondisi operasi yang sama maka yang lebih efektif dan efisien

dalam penggunaannya adalah random packing Dikarenakan :

- Pada random packing, dikarenakan susunan packing yang sembarang dan tak

beraturan, maka mengakibatkan luas bidang kontak yang lebih besar dibanding

regular packing sehingga perpindahan panasnya lebih besar.

- Pada random packing, karena letak dan susunan packing yang tak beraturan

maka waktu yang dibutuhkan fluida untu melewati packing akan lebih lama

menyebabkan besarnya perpindahan panas lebih tinggi.

- Pada regular packing laju alir fluida lebih besar dibanding random packing

sehingga waktu kontak antara dua fluida lebih pendek sehingga besarnya

koefisie difusi lebih kecil yang artinya perpindahan panasnya juga kecil.

Dari faktor – faktor diatas, disimpulkan bahwa random packing lebih

bagus daripada regular packing.

Karakteristik Tower Packing:

1. Harus tidak bereaksi (kimia) dengan fluida didalam menara.

2. Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat.

3. Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak

zat cair yang terperangkap (hold up) atau menyebabkan penurunan tekanan

terlalu tinggi.

4. Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dan gas.

Suatu ukuran penting disini adalah parameter ‘a’ yang memiliki satuan ft2/ft3 atau

m2/m3 (dapat dilihat pada tabel karaktristik random packing).

5. Tidak terlalu mahal.

Jadi, kebanyakan isian menara terbuat dari bahan-bahan yang murah, tidak

bereaksi dan ringan, seperti lempung porselen, dan beberapa jenis plastik. Kadang-

kadang cincin-cincin logam berdinding tipis, yang terbuat dari baja atau aluminium ada

juga dipergunakan. Ruang-ruang kosong dan laluan-laluan yang cukup besar untuk

lewatnya fluida dibuat dengan membuat isian itu berbentuk tak beraturan atau bolong,

sehingga mereka tersusun dalam suatu struktur terbuka dengan porositas 60 sampai 95

persen.

Tabel Karakteristik Random Packing

• Dari tabel dapat dilihat bahwa packing dapat dibuat dari material yang

berbeda-beda seperti logam, plastik, keramik, karbon, stoneware dan lainnya.

Packing logam biasanya disukai karena kekuatan unggul dan kemampuan

mudah dibasahinya bagus. Packing plastik (polypropylene) tidak mahal dan

memiliki cukup kekuatan, tetapi kemampuan dibasahinya kurang pada saat

laju liquid rendah. Keramik packing berguna untuk mencegah korosi pada saat

peningkatan suhu, dimana plastik packing mungkin tidak cocok. Keramik

packing juga memiliki kemampuan dibasahi yang baik tetapi kekuatannya

lebih rendah dibandingkan dengan logam packing.

• Dari tabel juga dapat dilihat bahwa ukuran packing meningkat, area total yang

tersedia berkurang. Ukuran parameter ini tersedia area permukaan per satuan

volume. Ukuran packing meningkat, effisiensi perpindahan massa berkurang.

• Note also that the porosity (or void volume) is larger for larger-size packings,

and the pressure drop will correspondingly decreases.

Random Packing:

• TOWER SHELL

Material tergantung kondisi

Korosi.

Sirkular agar nyaman & kuat.

• PACKING SUPPORT

Membantu distribusi gas ke

packing.

• PACKING RESTRAINER

Melindungi packing agar

tidak terangkat.

• ENTRAINMENT

ELLIMINATOR

Mengumpulkan entrainment

(kabut).

Jenis-jenis packing terdapat 2 macam, yaitu random packing dan reguler packing.

Kusus random packing terdapat kelebihan daripada reguler packing, diantaranya:

1. fall randomly

2. tower may first be filled with water

3. smaller size: larger spesific surface & gas-pressure drop

4. larger size: cost less / unit volume

Random Packing Size dan Redistribusi Liquid

• Untuk random packing:

Jika jumlah packing yang berada di sekitar dinding menara sedikit (dari

jumlah total packing) maka ada kecenderungan bagi liquid untuk menuju

dinding dan gas mengalir di tengah menara.

• Penyebab: perbandingan dp/dT < 1/8

• Solusi: meletakkan re-distributor dengan jarak 3-10 kali dT, meletakkan

support plate dibawah packing support.

Bentuk-bentuk Random Packing

(a) Raschig Rings, (b) Lessing Rings, (c) Partition Rings,

(d) Berl Saddle, (e) Intalox saddle, (f) Tellerette,

(g) Pall Ring.

Kerugian Cooling Tower dengan Packing

Packing sebagai bahan isian pada cooling water memiliki beberapa

spesifikasi material. Material packing biasanya beberapa potongan – potongan

individu yang random dalam kolom, beberapa menghubungkan untuk sebagai

dumped packing. Tipe komersial packing dibuat dari keramik, stainless steel, dan

beberapa material plastik. Karena berat dan pertimbangan harga, plastik yang

biasanya digunakan dalam operasi water treatment. Packing tertentu dalam

potongan prapabrik dengan hati-hati ditempatkan dalam tower. Biasanya lebih

mahal, efisiensi transfer dituntut lebih tinggi. Tower beroperasi dengan normal

menggunakan pola aliran countercurrent dengan air mengalir ke bawah tower dan

udara mengalir ke atas.

Aliran liquid kecil/rendah, spesifikasi terbuka cross section packing tidak

besar selisihnya daripada dry packing. Pressure dropnya juga mengalir melalui

sbuah seri ukuran random dan tempat terbuka dalam dasar. Pressure drop adalah

pendekatan sesuai kecepatan kuadrat dari gas.

Pada aliran liquid tinggi efektivitas terbuka cross section kecil karena

keberadaan liquid dan sebuah porsi energi aliran gas digunakan dan jumlah liquid

meningkat di dalam kolom.

Jika packing berisi bahan yang permukaannya luas, efektivitas lubang

diameter menjadi sangat kecil bahwa permukaan liquid menjadi terus menerus

across pada kolom, ummnya pada atas packing. Kolom tidak stabil. Terjadi

bersamaan dengan naiknya fase liquid dalam kolom. Perubahan pressure drop

cepat hanya dengan perubahan aliran gas. Phenomena ini disebut flooding.

Jika permukaan packing tidak terus menerus mangali secara alami,

kembalinya fase terjadi, dan bubble gas menuju liquid kolom tidak stabil dan

tidak dapat membawa kembali ke fase gas.

Flooding and Loading

Sejak flooding atau fase inversi biasanya ditampilkan kondisi kapasitas

maksimum untuk packed kolom.

Korelasi pertama umumnya dan point packed coloumn telah ditemukan

oleh Sheerwood, Shipley, Holloway Pada pengukuran basis laboratorium pada

sistem udara – air.

Untuk aliran gas melalui dry packing, pressure drop dapat diestimasi dengan

menggunakan persamaan orifice, dengan koreksi yang sesuai untuk keberadaan

liquid.

P = C210C3at gU2

t