KONDENSASI

Kondensasi berasal dari bahasa latin yaitu condensare yang berarti membuat tertutup.

Kondensasi merupakan perubahan wujud zat dari gas atau uap menjadi zat cair.

Kondensasi terjadi pada pemampatan atau pendinginan jika tercapai tekanan maksimum

dan suhu di bawah suhu kritis. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan menjadi cairan,

tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi (yaitu tekanan ditingkatkan) menjadi

cairan, atau mengalami kombinasi dari pendinginan dan kompresi.

Contoh bentuk kondensasi dilingkungan sekitar adalah uap air diudara yang

terkondensasi secara alami pada permukaan yang dingin dinamakan embun. Uap air hanya

akan terkondensasi pada suatu permukaan ketika permukaan tersebut lebih dingin dari titik

embunnya atau uap air telah mencapai kesetimbangan di udara, seperti kelembapan jenuh.

Titik embun udara adalah temperatur yang harus dicapai agar mulai terjadi kondensasi di

udara.

Molekul air mengambil sebagian panas dari udara. Akibatnya temperatur air akan

sedikit turun. Di atmosfer, kondensasi uap airlah yang menyebabkan terjadinya awan.

Molekul kecil air dalam jumlah banyak akan menjadi butiran air karena pengaruh suhu, dan

tapat turun ke bumi menjadi hujan. Inilah yang disebut siklus air. Pengendapan atau

sublimasi juga merupakan salah satu bentuk kondensasi. Pengendapan adalah

pembentukan langsung es dari uap air, contohnya salju.

Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat. Sebuah alat yang

digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi cairan disebut kondenser. Kondenser

umumnya adalah sebuah pendingin atau penukar panas yang digunakan untuk berbagai

tujuan, memiliki rancangan yang bervariasi, dan banyak ukurannya dari yang dapat

digenggam sampai yang sangat besar. Kondensasi uap menjadi cairan adalah lawan dari

penguapan (evaporasi) dan merupakan proses eksothermik (melepas panas).

KONDENSOR

Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang

berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Secara umum, terdapat 2 jenis kondensor

yaitu :

1. Surface condenserPrinsip kerja surface condenser Steam masuk ke dalam shell kondensor melalui

steam inlet connection pada bagian atas kondensor. Steam kemudian bersinggungan

dengan tube kondensor yang bertemperatur rendah sehingga temperatur steam turun

dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul pada hotwell.

Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air yang

menyerap kalor dari steam pada proses kondensasi. Kalor yang dimaksud disini

disebut kalor laten penguapan dan terkadang disebut juga kalor kondensasi (heat of

condensation) dalam lingkup bahasan kondensor. Kondensat yang terkumpul di

hotwell kemudian dipindahkan dari kondensor dengan menggunakan pompa

kondensat ke exhaust kondensat.

Ketika meninggalkan kondensor, hampir keseluruhan steam telah terkondensasi

kecuali bagian yang jenuh dari udara yang ada di dalam sistem. Udara yang ada di

dalam sistem secara umum timbul akibat adanya kebocoran pada perpipaan, shaft

seal, katup-katup, dan sebagainya.

Udara ini masuk ke dalam kondensor bersama dengan steam. Udara dijenuhkan

oleh uap air, kemudian melewati air cooling section dimana campuran antara uap dan

udara didinginkan untuk selanjutnya dibuang dari kondensor dengan menggunakan air

ejectors yang berfungsi untuk mempertahankan vacuum di kondensor.

Untuk menghilangkan udara yang terlarut dalm kondensat akibat adanya udara di

kondensor, dilakukan de-aeration. De-aeration dilakukan di kondensor dengan

memanaskan kondensat dengan steam agar udara yang terlalut pada kondensat akan

menguap. Udara kemudian ditarik ke air cooling section dengan memanfaatkan

tekanan rendah yang terjadi pada air cooling section. Air ejector kemudian akan

memindahkan udara dari sistem.

a. Horizontal condenser

Air pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk

ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan

arus panas masuk lewat bagian tengah kondenser dan keluar sebagai

kondensat pada bagian bawah kondensor.

b. Vertical condenser

Air pendingin masuk kondensor melalui bagian bawah, kemudian masuk

ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan

arus panas masuk lewat bagian atas kondenser dan keluar sebagai

kondensat pada bagian bawah kondensor.

2. Direct-contact condenser

Direct-contact condenser mengkondensasikan steam dengan mencampurnya

langsung dengan air pendingin. Direct-contact atau open condenser digunakan pada

beberapa kasus khusus, seperti :

a. Geothermal powerplant

b. Powerplant yang menggunakan perbedaan temperatur di air laut (OTEC)

Salah satu alat yang digunakan prinsip Direct-contact condenser adalah

Spray Condenser. Pada spray condenser, pencampuran steam dengan air pendingin

dilakukan dengan jalan menyemprotkan air ke steam. Sehingga steam yang keluar

dari exhaust turbin pada bagian bawah bercampur dengan air pendingin pada bagian

tengah menghasilkan kondensat yang mendekati fase saturated.Kemudian

dipompakan kembali ke cooling Tower . Sebagian dari kondensat dikembalikan ke

boiler sebagai feedwater. Sisanya didinginkan, biasanya didalam dry- (closed-) cooling

tower . Air yang didinginkan pada Cooling tower disemprotkan ke exhaust turbin dan

proses berulang.

Kondensor pada PLTU/PLTGU

Kondensor merupakan alat penukar kalor (Heat Exchanger) yang berfungsi

mengkondensasikan uap bekas dari turbin menjadi titik-titik air (air kondensat) dan air yang

terkondensasi menjadi air ditampung pada Hotwell. Selanjutnya air tersebut disirkulasikan

kembali keboiler untuk diproses kembali menjadi uap .

Proses pada kondensor yang terjadi adalah proses perpindahan panas. Panas dari

uap bekas diteruskan ke massa Fluida pendingin melalui media pemisah yaitu permukaan

perpindahan panas yang dibuat dengan pipa-pipa dengan ketebalan yang tipis dalam jumlah

banyak untuk mencapai effektifitas transmisi sesuai persamaan :

Dimana :

Q = Jumlah panas yang harus dibuang ke kondensor (kJ/kg)

U = Koefisien perpindahan panas universal (kkal/jam)

A = Luas permukaan perpindahan panas (m2)

T = Temperatur uap masuk Kondensor (0C)

ti = Temperatur Air pendingin masuk Kondensor (0C)

to = Temperatur air pendingin keluar Kondensor (0C)

Masalah yang umum dan sering terjadi pada kondensor adalah Fouling, Fouling

memperbesar hambatan yang berarti menurunkan transmitasi. Bila transmitasi (U) turun,

maka beda temperatur antara uap dan air pendingin naik untuk sejumlah panas (Q) yang

harus dipindahkan, kenaikan suhu pada permukaan Kondensor akan berefek kenaikan

tekanan dalam Kondensor sebagai konsekwensinya.

Fouling disebabkan oleh lumpur atau binatang laut seperti tritip atau karang hijau

akan mempertinggi resistansi sehingga akan menurunkan kecepatan Transmitasi (U) yang

menghambat perpindahan panas dari Last Stage Steam Turbine ke air pendingin, karena itu

harus dihambat laju fouling terhadap pipa kondensor yang dapat menurunkan performance

kondensor.

Pada PLTU/PLTGU jenis kondensor yang banyak digunakan adalah berupa shell and

tube , dimana air laut mengalir didalam tube untuk mendinginkan uap bekas yang berasal

dari turbin, pada proses kondensasi ini mengakibatkan sisi uap kondensor (termasuk

hotwell) berada dalam kondisi vakum . Bila air pendingin berkurang maka vakum akan turun

dan pada kondisi ekstrim dapat mengakibatkan dearating dan bila vakum terus turun akan

mengakibatkan unit trip , karena itu air pendingin utama merupakan unsur yang vital.

Material yang biasa dipakai pada tube di kondensor adalah Tembaga atau Titanium.

masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Material tembaga memiliki perpindahan

panas yang bagus dari titanium, tetapi untuk ketahan air laut material tembaga sangat buruk

sehingga harus sering dilakukan pembersihan di kondensor. Material titanium tahan

terhadap korosi yang disebabkan aliran air laut jadi pemeliharaannya lebih mudah.

Fungsi Utama Kondensor

a. Merubah uap bekas dari turbin menjadi air embun.

b. Dengan vakum kondensor yang bagus, maka efisiensi turbin bagus.

c. Menampung dan mengontrol air kondensat.

d. Mengeluarkan udara atau gas yang tidak terkondensasi

Bagian Utama Kondensor

Kondensor secara umum terdiri dari shell, water box, tube plat, tube support,

hotwell dan sebagainya

1. Selongsong (shell)

Pipanya di roll pada pemegang pipa pada ujung-ujungnya. Untuk

memungkinkan pemuaian antara pipa air masuk dan selongsong, maka fleksibel

diafragma dipasang pada sisi masuk dan keluar dari selongsong. Diafragma ini

berfungsi sebagai flange yang menghubungkan selongsong, plat pemegang pipa

dan water box. Expantion join terbuat dari stainless steel yang terletak pada leher

kondensor untuk memungkinkan diferensial expantion.

2. Ruang air (water box)

Ruang-ruang air pada sisi masuk dan keluar terbuat dari baja karbon dan

masing-masing mempunyai lobang lalu orang. Dengan menggunakan air yang

terpisah, maka pencucian setengah kondensor dapat diakukan pada beban rendah.

3. Pipa dan pemegang pipa (tube plats dan tubes)

Pemegang pipa terbuat dari naval brass dan pipa nya dari aluminium

brass.Pipanya di roll ke pemegang pipa dan ditunjang dengan 6 buah penunjang

pipa. Diafragma baja yang fleksibel memungkinkan diferensial expantion (pemuaian

antara pipa aluminium brass dengan selongsong baja carbon). Pemasangan

pemegang pipa pada selongsong dengan baut pengunci. Susunannya sedemikian

rupa sehingga memungkinkan melepaskan water box tanpa mengganggu join dari

selongsong dan pemegang pipa. Perapat dari asbestos yang telah di celupkan

(impregnated) pada compound dari red lead, white lead dan linseed oil digunakan

pada join di atas. Perapat karet digunakan antara pemegang pipa dan ruang

air.Kegunaan diafragma selongsong baja yang fleksibel selain untuk

menghilangkan pemuaian juga digunakan sebagai penunjang (support) pemegang

pipa dan ruang air.

4. Ruang kondensat (hotwell)

Ruang kondensat dilaskan pada sisi selongsong yang menampung semua

kondensat dan dilengkapi dengan gelas penduga dan lubang lalu orang.

Alat Bantu Kondensor

Pada kondensor diperlukan alat-alat pendukung untuk pengoperasiannya , agar kerja

kondensor bisa maksimal dan menaikkan efesiensi siklus PLTU. Adapun alat-alat

pendukung tersebut adalah :

1. Starting Air Ejektor

Alat digunakan untuk menyedot dan membuang udara dari sistem air

pendingin utama agar air pendingin dapat mengisi seluruh permukaan kondensor

sehingga proses pendinginan efektif. Saluran pembungan udara sisi air pendingin

terletak pada bagian atas water box sisi inlet dan sisi outlet condensor.

2. Main Air Ejektor

Alat digunakan setelah Starting Air Ejektor beroperasi . Main Air Ejektor

berfungsi membuat vacum pada sisi uap, sampai vacum kondensor normal sekitar

650 mmHg.

3. Ball Cleaning System (Tapproge Ball System)

Sistem pembersihan berfungsi untuk membersihkan pipa-pipa (tubes)

pendingin kondensor dari kotoran seperti lumpur dan kotoran halus dengan cara

menginjeksikan bola karet (Tapproge Ball) kedalam pipa-pipa pendingin

kondensor secara terus menerus proses ini dilakukan oleh pompa sirkulasi

(Circulation Pump) dengan cara memompakan bola tapproge pada sisi masuk air

pendingin dan mengambil kembali bola pada sisi keluar air pendingin untuk

selanjutnya disirkulasikan kembali pada kondensor.