WET/DRY COOLING TOWER AND METHOD

(US 4269796 A)

Sebuah menara pendingin kering ataupun basah akan mendinginkan cairan

yang dialiri pada permukaan sistem terbuka dan bergelombang. Permukaan air

tersebut akan berkontak dengan udara pendingin. Jumlah permukaan yang ditutupi

oleh cairan lebih kecil dibandingkan dengan bagian kering, sehingga bagian kering

bertindak sebagai sirip dan bagian basah untuk pembuangan panas.

Penemuan ini berhubungan dengan prinsip cooling tower dalam

pendinginan air dalam jumlah besar atau dengan jumlah tertentu. Meningkatnya

penggunaan air sebagai media pendingin seperti AC, proses industri, pembangkit

listrik dan sejenisnya, ditambah dengan kebutuhan untuk melestarikan dan

mendaur ulang air pendingin menyebabkan berkembangnya menara pendingin

kering (tanpa evaporasi).

Dibandingkan dengan menara pendingin basah yang menggunakan

pendinginan evaporative, menara pendingin kering memiliki biaya awal yang

tinggi dan dapat mengurangi kemampuan pendinginan, terutama saat suhu

lingkungan tinggi. Namun banyak daerah di dunia ini yang tidak bisa mentolerir

kehilangan air yang disebabkan oleh pendinginan evaporative. Selain itu, di iklim

tertentu menara basah menghasilkan kabut dan curah hujan serta melawan arah

angin dari menara.

Dengan demikian, obyek dari penemuan ini mewujudkan biaya yang relatif

rendah pada desain menara pendingin basah dan memiliki kehilangan air jauh lebih

rendah dari menara basah konvensional. Tujuan lain adalah untuk menyediakan

menara pendingin kering/basah yang jauh lebih ekonomis dalam membangun dan

mempertahankan menara pendingin kering. Dry cooler (pendingin kering)

beroperasi dengan pemindahan panas melewati permukaan yang memisahkan

fluida kerja dengan udara ambient. Udara ambien adalah ukuran batas atau kadar

zat, energi, dan/atau komponen yang ada atau yang seharusnya ada dan/atau unsur

pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam udara ambien. Dengan demikian

akan terjadi perpindahan panas konveksi dari fluida kerja, panas yang dipindahkan

lebih besar daripada proses penguapan.

1) Menara Pendingin Kering (Dry Cooling Tower)

Menara pendingin kering (dry cooling tower) adalah menara pendingin

yang air sirkulasinya dialirkan di dalam tabung-tabung bersirip yang dialiri udara.

Semua kalor yang dikeluarkan dari air sirkulasi diubah. Menara pendingin kering

dirancang untuk dioperasikan dalam ruang tertutup.

Menara pendingin jenis ini banyak mendapat perhatian akhir-akhir ini

karena keunggulannya yaitu:

a) Tidak memerlukan pembersihan berkala sesering menara pendingin basah.

b) Tidak memerlukan zat kimia aditif yang banyak

c) Memenuhi syarat peraturan pengelolaan lingkungan mengenai pencemaran

termal dan pencemaran udara pada lingkungan.

Meskipun begitu, menara pendingin kering mempunyai beberapa

kelemahan, yaitu efisiensinya lebih rendah, sehingga mempengaruhi efisiensi

siklus keseluruhan. Ada dua jenis menara pendingin kering, yaitu:

1.1. Menara pendingin kering langsung (direct dry-cooling tower)

Menara pendingin kering jenis langsung merupakan gabungan antara

kondensor dan menara pendingin. Uap buangan turbin dimasukkan ke kotak uap

melalui talang-talang besar supaya jatuh pada tekanan yang tidak terlalu besar dan

dapat terkondensasi pada waktu mengalir ke bawah melalui sejumlah besar tabung

atau kumparan bersirip. Tabung ini didinginkan dengan udara atmosfer yang

mengalir di dalam atmosfer. Kondensat mengalir karena gaya gravitasi ke

penampung kondensat dan dipompakan lagi ke sistem air umpan instalasi dengan

bantuan pompa kondensat. Terdapat pula sistem untuk menyingkirkan gas dan

mencegah pembekuan pada cuaca dingin.

Beberapa kelemahan dari menara pendingin jenis ini adalah:

a) Hanya dapat beroperasi dengan volume besar.

b) Memerlukan talang-talang ukuran besar.

Gambar 1. Menara pendingin kering langsung

(Sumber: Nasution, 2011)

1.2.. Menara pendingin kering tak langsung (indirect dry-cooling tower)

Menara pendingin jenis tak langsung dapat dibagi menjadi dua jenis lagi,

yaitu:

a) Menara pendingin kering tak langsung dengan menggunakan kondensor

permukaan kovensional.

Air sirkulasi yang keluar dari kondensor masuk melalui tabung bersirip

dan didinginkan oleh udara atmosfer di dalam menara. Menara ini boleh

menggunakan jujut jenis alami seperti pada gambar. Operasi kondensor pada

jenis ini harus dilakukan pada tekanan 0,17 sampai 0,27 kPa. Pada jenis ini,

digunakan kondensor terbuka atau kondensor jet. Kondensat jatuh ke dasar

kondensor dan dari situ dipompakan oleh pompa resirkulasi ke kumparan

bersirip di menara, yang kemudian didinginkan dan dikembalikan ke

kondensor.

Gambar 2. Skematik instalasi menara pendingin kering tak langsung dengan

kondensor permukaan konvensional

(Sumber: Nasution, 2011)

b) Menara pendingin kering tak langsung dengan sirkulasi bahan pendingin 2

fase.

Menara pendingin ini tidak menggunakan air pendingin, tetapi

menggunakan suatu bahan pendingin, seperti dengan menggunakan amoniak

sebagai bahan perpindahan kalor antara uap dan air, sehingga perpindahan

kalor dapat terjadi dengan perubahan fasa, yaitu pendidihan di dalam tabung

kondensor dan kondensasi di dalam tabung menara. Amoniak cair yang hampir

jenuh masuk kondensor permukaan dan diuapkan menjadi uap jenuh dan uap

jenuh tersebut dipompakan lagi ke kondensor. Pendidihan dan kondensasi ini

mempunyai koefisien perpindahan kalor yang lebih tinggi daripada sisi

tabung, sehingga menghasilkan beda suhu yang lebih rendah antara uap dan

amoniak dan antara amoniak dan udara.

Gambar 3. Skematik instalasi menara pendingin kering tak langsung dengan

sirkulasi bahan pendingin 2 fase

(Sumber: Nasution, 2011)

1. Metode kerja menara pendingin

Menara pendingin 101 terdiri dari perpindahan panas diterangkan pada

nomor 1 pada Gambar 4 sebagai pluralitas permukaan perpindahan panas

bergelombang ditunjukkan dalam gambar 4 yang terdiri dari beberapa saluran

longitudinal pada alur 2 dan pegunungan 3 dari permukaan atas 4. Air panas 6

(atau cairan panas lainnya) dialirkan oleh pompa 5 dalam gambar 5.

Gambar 4. Permukaan perpindahan panas

(sumber: Glicksman, 1981)

Gambar 5. Pompa

(sumber: Glicksman, 1981)

Jumlah air yang dikirim ke permukaan atas 4 diatur sehingga cukup untuk

menutup sebagian kecil dari permukaan 4. Bagian dari permukaan 4 yang ditandai

7 dan berada dalam kontak dengan air 6 disebut daerah basah dan bagian dari

permukaan 4 yang ditandai 8 dan tidak bersentuhan dengan air 6 disebut daerah

kering. Air itu disalurkan di ujung atas lembar 1 yang berorientasi pada sudut

sekitar 30 ° ke vertikal sehingga kecepatan aliran di saluran 2 cukup tinggi.

Dalam sistem 101, panas dipindahkan dari cairan 6 ke daerah basah 7

lembar atau piring 1. Bahan pembentuk lembar 1 memiliki karakteristik

perpindahan panas yang baik. Kendala ekonomi dan lainnya menyebutkan bahwa

lembar 1 menjadi tipis, tetapi harus cukup tebal untuk memberikan perlawanan

yang relatif rendah untuk aliran panas lateral. Penemuan ini telah ditemukan, dan

sebagai dasar untuk penemuan ini, pendinginan yang terjadi sebagian besar di

daerah-daerah permukaan kering perpindahan panas; bagian yang lebih kecil dari

pendinginan tersebut dan penguapan terjadi antar udara dengan air.

DAFTAR PUSTAKA

Glicksman, L, dkk. 1981. Wet/Dry Cooling Tower Method. Amerika Serikat.

US3923935.

Nasution, DM. 2011. Tinjauan pustaka Menara pendingin. (online).

repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/22673/4/Chapter%20II.pdf.

(diakses pada 28 September 2015).