Pertimbangan Operasi Cooling Tower

Cooling tower atau menara pendingin adalah alat transfer  panas yang digunakan untuk mentransfer panas dari proses dan membuangnya ke atmosfer. Menara pendingin menggunakan penguapan air untuk menghilangkan panas proses dan mendinginkan fluida kerja mendekati suhu wet bulb-udara atau dalam kasus menara pendingin sirkuit tertutup kering hanya mengandalkan udara untuk mendinginkan fluida kerja mendekati suhu dry-bulb udara. Umumnya aplikasi pendingin air digunakan dalam kilang minyak, pabrik kimia, pembangkit listrik dan pendinginan bangunan.

Pertimbangan Operasi

 

Prinsip kerja cooling tower secara umum adalah sebagai berikut:

1. Air pendingin yang keluar dari proses (HE, kondenser, dll) dilairkan menuju cooling tower (C) masuk melalui bagian atas menara.
2. Udara masuk melalui sirip-sirip di bagian samping menara dan mendinginkan air.
3. Udara keluar melalui bagian atas menara.
4. Air yang telah didinginkan tertampung dalam bak (basin) dibagian bawah cooling tower untuk kemudian dipompakan lagi menuju proses sebagai air pendingin.
5. Air yang hilang akibat penguapan (E), terbawa angin (W) dan blowdown (D) diganti dengan air make-up (M).

Berikut adalah hubungan yang mengatur untuk laju aliran make up, evaporated loss dan windage loss, tingkat draw-off, dan siklus konsentrasi di sistem menara pendingin:
M = Make-up water (gal/min) 
C = Circulating water (gal/min) 
D = Draw-off water (gal/min) 
E = Evaporated water (gal/min)  
W = Windage loss of water (gal/min)  
X = Konsentrasi (untuk semua garam terlarut . biasanya chlorides), ppm 
X_M = Konsentrasi chlorides pada make-up water (M), ppm  
X_C = Konsentrasi chlorides pada circulating water (C), ppm 
Cycles = Siklus konsentrasi = X_C / X_M  
ppm = parts per million berat

Neraca massa air pada system ini adalah:

M = E + D + W

Karena evaporated water (E) tidak mengandung garam, neraca massa chloride menjadi:

M (X_M) = D (X_C) + W (X_C) = X_C (D + W)

kemudian:

X_C / X_M = Cycles = M / (D + W) = M / (M - E) = 1 + {E / (D + W)}

Neraca panas sederhana pada cooling tower:

(E) = (C) (Δ T) (c_p) / H_V

dimana:

H_V = latent heat of vaporization of water = ca. 1,000 Btu/lb

Δ T = beda temperature pada atas dan bawah menara, °F

c_p = specific heat of water = 1 Btu/lb/°F

Windage losses (W), tergantung pada data manufacturer, bisa diasumsikan sebagai berikut:

W = 0.3 - 1.0 % dari C untuk natural draft cooling tower

W = 0.1 - 0.3 % dari C untuk induced draft cooling tower

W = sekitar 0.01 % dari C jika cooling tower mempunyai windage drift eliminators

Siklus konsentrasi cooling tower pada kilang minyak biasanya antara 3 – 7 kali. Sedangkan pada pembangkit listrik, siklus konsentrasi cooling tower bisa lebih besar.

(catatan: Draw-off dan blowdown adalah sinonim. Windage dan drift juga sinonim)

sumber:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower
• http://www.cheresources.com
• http://www.engineersedge.com