cooling tower ( arie, dewi ).pdf

8/18/2019 Cooling Tower ( Arie, Dewi ).pdf

1/47

LAPORAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

COOLING TOWER

D-9

Disusun oleh

Arie Rahman Nikardo / 121130096

Dewi Fitriani S Yunan / 121130189

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONA “VETERAN” YOGYAKARTA

2015


2/47

ii

LEMBAR PENGESAHAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

COOLING TOWER

[D-9]

Disusun oleh

Arie Rahman Nikardo 121130096

Dewi Fitriani S Yunan 121130189

Yogyakarta, Juni 2015

Mengetahui,

Asisten

Amanda Dhirgandini


3/47

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur praktikan panjatkan, kepada tuhan yang maha esa yang telah

melimpahkan rahmatnya, sehingga praktikan dapat menyelesaikan laporan

praktikum dasar teknik kimia yang berjudul ‘’Cooling Tower’’ tepat pada waktunya.

Laporan ini telah dibuat dengan berbagai observasi dari beberapa bantuan

dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama

mengerjakan laporan ini. Oleh karena itu praktikan mengucapkan terimakasih pada

semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.

Praktikan menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada proposal ini, oleh karena itu praktikan mengajak pembaca untuk memberikan saran

serta kritik yang dapat membangun praktikan.

Demikian kata pengantar ini praktikan sampaikan, praktikan sangat berharap

bahwa laporan praktikan ini dapat bermanfaat bagi praktikan dan semua pihak.

Yogyakarta, Juni 2015

Praktikan


4/47

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ........................................................................................ . i

LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... . ii

KATA PENGANTAR .................................................................................. . iii

DAFTAR ISI .................................................................................................. iv

DAFTAR TABEL ......................................................................................... . v

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... . vi

DAFTAR LAMBANG .................................................................................. vii

INTISARI ...................................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN1.1. Tujuan Percobaan …………...……………..…………… 1

1.2. Latar Belakang ………………….…………..……………. 1

1.3. Tinjauan Pustaka ………….…………….……..…………. 1

BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN

2.1 Bahan- bahan ……………………….……..……….............. 8

2.2 Alat-alat ………..……………………….…..…………… 82.3 Gambar Alat …..…………………….……….….………… 8

2.4 Cara Kerja ………………………….…………...………… 92.5 Bagan Alir ………................................................................. 10

2.6 Analisis Perhitungan ............................................................ 11

BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Percobaan .................................................................... 133.2 Pembahasan .......................................................................... 14

BAB IV KESIMPULAN ......................................................................... 17

KRITIK DAN SARAN……………………………………… 17DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................

LAMPIRAN………………………………………………………..............


5/47

v

DAFTAR LAMBANG DAN ARTI

Ak = Luas penampang kolom (cm2)

Ap = Luas penampang pipa (cm2)

Cp = Panas jenis air (BTU/lb oF)

Dk = Diameter kolom (cm)

Dp = Diameter pipa (cm)

G = Kecepatan volumetrik udara (cm3/det)

Ga = Kecepatan massa udara kering (lb udara kering/cm2 jam)

H = Entalpi udara kering (BTU/lb udara kering)H1 = Entalpi udara kering masuk menara (BTU/lb udara kering)

H2 = Entalpi udara kering keluar menara (BTU/lb udara kering)

Ka = Koefisien transfer massa keseluruhan (lb/jam ft2)

Lo = Laju air make up (lb/jam ft2)

L = Laju air masuk (lb/jam ft2)

Lv = Kecepatan air dalam pipa (cm/det)

M = Kecepatan massa air (lb/jam)

NTU = Bilangan unit transfer (tak berdimensi)

Q = Kecepatan panas (BTU/jam)

To = Temperatur air make up (oF)

T1 = Temperatur air masuk menara (oF)

T2 = Temperatur air keluar menara (oF)

Td = Temperatur bola kering (oF)

Tw = Temperatur bola basah (oF)

Vs = Volume udara jenuh (cuft udara/lb udara kering)

X1 = Humiditas udara masuk menara (lb uap air/lb udara kering)

X2 = Humiditas udara keluar menara (lb uap air/lb udara kering)


6/47

vi

INTISARI

Di dalam industri kimia, air sering dipakai untuk mendinginkan alat-alat proses. Air yang

telah digunakan tersebut menjadi panas sehingga dipilih suatu proses untuk mendinginkan kembali air

tersebut untuk proses pendinginan berikutnya. Salah satu alat yang sering digunakan adalah cooling

tower (menara pendingin). Prinsip kerja cooling tower yaitu kontak langsung antara air dengan udara

kering. Maksud dari percobaan ini adalah mempelajari karakteristik menara pendingin yaitu bilangan

satuan transfer unit keseluruhan (NTU) dan faktor bahan isian, kemudian mempelajari pengaruh

kenaikan temperatur air dan variasi laju air masuk menara dan perbandingan antara laju air masuk

dengan kecepatan massa udara kering (L/Ga) terhadap nilai NTU.

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan cooling tower . Pada awal percobaan, air

dimasukkan dalam tangki kemudian dipanaskan menggunakan kompor (pemanas) sampai temperature

550C tertentu lalu dipindahkan ketangki cooling tower pompa dan blower dinyalakan secara

bersamaan, kemudian rotameter diatur dengan skala 1,5 ; 3 ; 4,5 ; 6 ; 7,5 sampai konstan. Setelahaliran konstan, temperatur air keluar menara pendingin serta temperatur bola basah dan bola kering

dicatat. Dilanjutkan dengan variasi suhu 400C 450C 500C 550C 600C dengan skala 6.

Berdasarkan data hasil percobaan kemudian dibuat hubungan antara variasi laju aliran

terhadap temperatur yang konstan sehingga diperoleh hubungan antara L/Ga dengan NTU dimana

perubahan NTU yang semakin tinggi laju alir nilai NTU akan semakin kecil, dan hubungan suhu (T)

dengan NTU pada laju alir konstan yaitu semakin besar suhu air masuk menara nilai NTU semakin

rendah.


7/47

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dalam suatu proses pabrik pendinginan sangat penting. Air

sumber pendinginan atau suatu sarana yang dapat mengembalikan ke

kondisi semula. Dalam industri kimia, air pendingin sangat dibutuhkan

dalam indusri kimia sebagai media untuk melakuakn pertukaran antara

fluida yang panas dan air pendingin. Berlangsungnya pertukaran panas

tersebut terjadi didalam suatu heat exchange yaitu heater. Pertukaran panas tersebut menyebabkan air dingin mengalami perubahan

temperatur dimana temperatur air pendingin menjadi naik karena

disebabkan oleh panas yang dibawa oleh suatu fluida yang diserap

oleh air.

Air yang mengalami perubahan temperatur tersebut tidak dapat

langsung digunanakan kembali sebagai pendingin dan juga tidak dapat

dibuang langsung ke sungai atau lingkungan, karena dapat

menyebabkan terjadi pengaruh lingkungan, yang disebabkan oleh

temperatur air yang dibuang masih sangat tinggi dan tidak memenuhi

syarat analisa mengenai dampak lingkungan.

Untuk mengatasi itu perlu dilakukan proses pendinginan untuk

menurunkan temperatur air sehingga dapat digunaka kembali sebagai

pendingin. Proses pendingin air tersebut dapat dilakukan dalam suatu

tmenara pendingin yang disebut cooling tower. Dimana proses

pendingin dapat terjadi dengan bantuan udara luar untuk mempercepat

pendinginan tersebut. Penggunaan teknologi cooling tower


8/47

2

( menara pendingin ) ini dirasakan sangat penting dalam tiap industri

dalam rangka peningkatan efisiensi. Oleh karena itu pemahaman

tentang prinsip kerja atau operasi cooling tower sangat diperlukan.

I.2 Tujuan Percobaan

Mempelajari pengaruh konsentrasi temperature air masuk

menara dengan NTU. Mencari bilangan transfer unit keseluruhan

(NTU), faktor bahan isian (m) dan eksponensial (n) yang

merupakan harga karakteristik menara pendingin. Dan

mempelajari pengaruh antara (L/Ga) terhadap NTU.

I.3 Tinjauan Pustaka

Menara pendingin adalah suatu menara yang digunakan untuk

mendinginkan air pendingin yang telah menjadi panas pada proses

pendinginan, sehingga air pendingin yang telah dingin itu dapat

digunakan untuk proses pendinginan selanjutnya.

Adapun prinsip umum kerja dalam cooling tower adalah

kontak langsung antara permukaan air dengan udara kering. Apabila

air panas berkontak dengan udara yang lebih dingin maka air akan

mengalami penurunan temperatur (pendinginan). Penurunan

temperatur ini disebabkan oleh penguapan sebagian dari cairannya dan

kehilangan panas sensibelnya, sebaliknya udara akan menjadi panas

dan mengalami pelembaban (Hardjono, 1989).

Dalam menara pendingin, aliran air panas didinginkan dengan

merubah panas laten dan panas sensibel uap air dengan aliran udara


9/47

3

kering pada arus yang berlawanan. Air panas dimasukkan dari atas

menara dan dikeluarkan dari bagian dasar menara. Aliran udara

mengalir secara counter current terhadap aliran air. Pada bagian atas

menara panas ditransfer dari air panas ke udara, temperatur air lebih

tinggi daripada lapisan antarmuka pada film gas-cair (interface) dan

temperatur interface biasanya lebih tinggi daripada temperatur udara.

Panas sensibel ini dipindahkan dari air ke udara. Pada bagian dasar

menara temperatur air dan interface, keduanya lebih rendah daripada

udara dengan panas sensibel ditransfer cairan dan udara ke interface

dimana diserap sebagai panas laten dalam proses penguapan air(Brown, 1978).

Seperti dalam penyerapan gas, cara yang lazim untuk

mengembangkan neraca bahan dan energi adalah berdasarkan basis

luar area. Kecepatan udara (disebut muatan udara) dinyatakan sebagai

kecepatan massa per unit luas area dan aliran dengan satuan G

( lb/hr.ft2 ).

Muatan panas ( air panas ) pada bagian atas kolom dinyatakan

dengan cara yang sama sebagai L ( lb/jam ft2 ) . Umumnya kita dapat

menyatakan supply air make up sebagai Lo ( lb/jam ft2 ) dari air . Jika

Q adalah kecepatan panas (Btu/jam) lewat kondensor , maka kita dapat

mendefinisikan muatan panas per ft2 sebagai q/A , dimana A adalah

luas area aliran dalam menara pendingin ( Kern D.Q., 1989 ).


10/47

4

Prinsip kerja Menara Pendingin digambarkan sebagai berikut:

Lo, T1 (G,H2)

Heater

Packed Tower

(G,H1)

Basin

Lo, To pompa (L-Lo) ,T2

Gambar 1. Prisip kerja menara pendingin

Neraca energi sekitar sistem untuk harga udara hasil pendinginan

adalah:

Q + Lo . Cp . To = G ( H2 – H1 ) ………...................................... ( 1 )

Persamaan ini menggunakan temperatur referensi pada oF udara

kering, dengan panas uap masuk dalam lb udara kering.


11/47

5

Neraca energi untuk komposisi air:

Q = L. Cp ( T1 – T2 ) + Lo . Cp ( T2 – To )....................................( 2 )

Kombinasi dari kedua persamaan di atas adalah:

Cp . T1 . ( H2-H1 ) = L . ( T1 – T2 ) + Lo . Cp . T2...................….( 3 )

Maka jumlah air make up untuk mengganti penguapan adalah:

Lo = G ( X2 – X1 ) .......................................................................( 4 )

Dalam menara pendingin, udara pendingin digunakan untuk

mendinginkan air panas. Air yang telah lewat kolom, temperaturnya

lebih rendah dari temperatur udara kering masuk, tetapi tidak akan

lebih rendah daripada temperatur bola basah udara masuk.

Dalam daerah teratas dari kolom, air panas mula-mula berkontak

dengan udara kering yang lebih dingin dari air panas. Dapat

dinyatakan juga sebagai penurunan total kuantitas air atau penguapan.

Entalpi air total atau pertambahan entalpi campuran udara adalah

setara.

dQ = d ( L. Cp . T ) = G . dH.........................................................( 5 )

Muatan udara yang melewati menara pendingin adalah tetap

karena dinyatakan dalam basis udara kering. Tetapi muatan air tidak

persis konstan karena ada yang hilang oleh penguapan dengan nilai

yang lebih kecil dari sirkulasi (2%), maka dapat diasumsikan harga L

adalah konstan.

d ( L .Cp .T ) = L .Cp .dT..........................................................( 6 )

L .Cp .dT = G .dH ....................................................................( 7 )


12/47

6

Menurut Lewis dalam sistem campuran udara dan air

persamaannya dapat dinyatakan sebagai berikut:

L .Cp .dT – G .dH = k ( H’ – H ) a .dV ....................................( 8 )

Dari persamaan ( 8 ) didapat :

NTU = )'(.

H H

dT

L

V Ka………................................................( 9 )

Di mana Cp air diasumsikan = 1 Btu/lboF

Data-data dalam menara pendingin sering digambarkan dalam bentuk

G

LVs

L

V ak .. untuk variasi temperatur cooling tower .

Dalam praktek umum untuk mengabaikan pengaruh dari

kecepatan udara pengembangan kolom dalam bentuk hukum kekuatan

yang dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :

k.a = C1 . G

L

V

GC L

V

ak ..1.

Dari rumus diatas didapat :

NTU 2..1. C Ga

LC

L

V ak

Ga

LC C

L

V ak ln.21ln.ln

Ga

LC C

L

V ak ln.23ln.ln


13/47

7

C3 = ln C1 = ln m

C1 = m

C2 = n

Ln NTU = ln m + n ln

Ga

L

( Kern D.Q., 1989 )

Di dalam suatu proses pendinginan air panas hasil proses

diperlukan media pendingin yang sangat efektif dan efisien. Di dalam

menara pendingin, untuk proses pendinginan biasanya menggunakan

media pendingin yang dapat mendinginkan zat panas yang ingin kita

dinginkan, biasanya mempunyai nilai panas laten dan sensibel yang

besar, agar zat panas tersebut cepat dingin atau berubah fasanya

dengan temperatur yang lebih kecil sehingga memudahkan proses.

Media pendingin yang biasa digunakan adalah:

1. Udara

2.

Air:a. Air Laut

b. Air Sungai

3.

Refrigerant:

a. Dowtherm

b. Freon

c. NH3

d. Propanol

e. Brine


14/47

8

Media pendingin yang biasanya digunakan dalam industri adalah

udara, hal ini disebabkan:

1. Murah dan mudah didapat

2. Bebas dari bahan korosi

3. Tidak memerlukan treatment yang rumit seperti treatment dalam

penggunaan air

4. Pendirian suatu industri dapat dilakukan dimana saja, tidak

tergantung letak sumber air pendingin

5. Tidak memerlukan pemasangan instalasi pipa seperti halnya jika

menggunakan pendingin air

Di dalam menara pendingin terdapat bahan isian, di mana bahan

isian ini berfungsi untuk memperbesar permukaan bidang kontak

antara permukaan air panas yang akan didinginkan dengan udara

dingin yang dihembuskan dalam menara secara searah atau

berlawanan arah.

(Treybal, R.E., 1968)

I.4 Hipotesis

Semakin besar laju alir masuk pada menara pendingin maka,

perubahan suhu air yang keluar menara semakin kecil. Semakin kecil

laju alir masuk pada air pada menara pendingin maka perubahan suhu

air yang keluar menara semakin besar.


15/47

9

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

II.1 Bahan-bahan

1. Air

2. Udara, yang berasal dari blower

II.2 Alat

1. Colling tower

Gambar 2. Rangkaian alat Cooling Tower


16/47

10

Keterangan Gambar :

1. Blower 6. Termometer bola basah

2. Pompa 7. Tangki air dingin

3. Termometer air panas 8. Rotameter

4. Kolom pendingin 9. Tangki air panas

5. Termometer bola kering 10. Kran

II.3 Cara Kerja

1. Memeriksa rangkaian alat

2. Mengisi tangki air panas

3.Memanaskan air sampai suhu 550C dengan mengunakan kompor.

4. Mencatat suhu Twet dan Tdry

5. Mengalirkan air dengan pompa air panas, sehingga air masuk

kedalam kolom, pada saat bersamaan blower dihidupkan sehingga

udara mengalir dari bawah ke atas. Suhu air di tangki air panas

diatur sedemikian rupa sehingga lebih besar dari suhu menara

pendingin, kemudian dijaga konstan .

6. Pompa air panas dan pompa air dingin dijalankan bersamaan

7. Mengatur rotameter pada percobaan pertama dengan skala

1,5 ; 3 ; 4,5 ; 6 ; 7,5 dengan mengatur kran yang menuju ke menara

pendingin dan kran by pass .


17/47

11

8. Volume pada tangki air dingin dibuat konstan dengan mengatur

kran yang dilalui air yang keluar dari menara pendingin .

9. Jika kecepatan sudah konstan kemudian melakukan pengamatan dan

pencatatan:

a. T wet dan T dry udara keluar .

b. Temperatur air masuk dan keluar .

c. Kecepatan aliran air dan udara.

10. Mengulangi percobaan untuk suhu air masuk yang berbeda beda

400C, 450C, 500C, 550C, 600C dan laju alir konstan degan skalah

6cpm.

II.5 Bagan Alir

Memeriksa rangkaian alat

Mengamati dan mencatat suhu yang terbaca pada termometer bola

basah (Twet) dan termometer bola kering (Tdry)

Mengisi tangki air panas dengan air dan menyalakan pemanas

sampai suhu 550C

Menyalakan pompa dan blower secara bersamaan


18/47

12

Mengatur skala rotameter dengan beda-beda tinggi yaitu (1,5 3 4,5

6 7,5) sampai keadaan rotameter stabil.

Memastikan temperatur air pada tangki air panas tetap, bila terjadi

penurunan suhu, tambahkan air yang ada pada pemanas.

Mengulangi langkah ketiga sampai tujuh dengan variasi suhu airdidalam tangki air panas 400C, 450C, 500C, 550C, 600C dengan skala

6cpm.

Setelah semua keadaan konstan dan berada pada kondisi yang

ditentukan, lalu mencatat suhu bola basah (Tw) suhu bola

kering (Td), suhu keluar air menara (T2) dan debit (Q)


19/47

13

II.6 Analisa perhitungan

1. Menghitung Harga L/Ga

Dari data Twet diperoleh VS (volume spesifik udara) dicari pada

tabel Perry’s Chemical Handbook

ft2.jam/keringudaralb; .

udaralb/udaracuftdalam; 1

K

a

S

A

GG

V

2. Mencari nilai L

ft2.jam/lb; .

.

P

air

air

A

Q L

Q M

3. Mencari nilai NTU data

Berdasarkan rumus:

NTU 2

1

'

T

T H H

dT

L

V Ka


20/47

14

4. Mencari nilai NTU hitung

Berdasarkan model matematik:

NTU

n

aG

Lm

Kemudian dilinierisasikan dengan metode Least Square.


21/47

15

BAB III

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

III.1. Data Awal

Tinggi bahan isian : 69 cm

Diameter dalam pipa : 1,645 cm

Diameter kolom menara : 39,236 cm

Kecepatan alir udara : 360 cm3

/detikT dry awal (Tdm) : 32 °C

T wet awal (Twm) : 29 °C

III.2. Variasi laju alir air masuk menara pada suhu konstan

Tabel 1 Variasi laju alir masuk menara (L) pada temperatur air masuk

(T) konstan.

No Kecepatan air

T air

masuk

T air

keluar Udara Keluar

Skala

(cpm)

Debit

(cm3/det)(°C) (°C) Tw(°C) Td(°C)

1 1,5 707,9211 55 37 29 32

2 3 1415,8423 55 39 29 32

3 4,5 2123,8423 55 41 29 33

4 6 2831,6846 55 43 30 33,5

5 7,5 3539,6058 55 47 30 33,5


22/47

16

Hubungan L/Ga dengan NTU

Gambar 3. Grafik hubungan L/Ga dengan NTU pada berbagai laju alir

Berdasarkan tabel dan gambar III-1, didapat hasil laju alir dengan

suhu konstan adalah perubahan NTU yang semakin tinggi laju alir maka

nilai NTU akan semakin kecil. Hal ini disebabkan karena transfer panas

pada laju alir tinggi dan factor tumbukan air dengan udara sangat cepat. Di

peroleh persamaan NTU = 6E-06 (L/Ga) + 0.0588

y = -6E-06x + 0.0588

R² = 0.98580

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 2000 4000 6000 8000 10000

N T U

L/Ga

Ydata

Yhitung

Linear (Ydata)


23/47

17

III.3. Variasi temperatur air masuk menara (T) pada laju alir air

masuk konstan

Tabel 2 Variasi temperatur air masuk menara (T) pada laju alir

air masuk menara (L) konstan

No Kecepatan airT air

masuk

T air

keluarUdara Keluar

Skala

(cpm)

Debit

(cm3/det)(°C) (°C) Tw(°C) Td(°C)

1 6 2831,6846 40 34 29 32

2 6 2831,6846 45 37 29,5 32

3 6 2831,6846 50 42 29,5 32

4 6 2831,6846 55 48 30 32

5 6 2831,6846 60 52 30 32


24/47

18

Hubungan suhu (T) dengan NTU

Gambar 4. Grafik hubungan T dengan NTU pada laju alir konstan

Berdasarkan tabel dan gambar III-2, semakin besar suhu air

yang masuk menara maka semakin besar pula suhu keluar menara.

Hal ini dikarenakan semakin besar suhu air masuk menara dengan

laju alir yang konstan maka nilai NTU semakin rendah. Diperoleh

persamaan NTU = 403706512.6 (T1)-5.056

y = 403706512.6x-5.056

R² = 0.9661

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0 50 100 150

N T U

T1

Ydata

Yhitung

Power (Ydata)


25/47

19

BAB IV

PENUTUP

IV.1 KESIMPULAN

1. Dari hasil percobaan diperoleh persamaan karakteristik menara

untuk variasi laju aliran air masuk menara pada temperatur air

konstan adalah:

NTU = 197.2709x (L/Ga)-1.078

2. Persamaan karakteristik menara untuk variasi temperatur air masuk

menara pada laju aliran air masuk konstan adalah:

NTU = 403706512.6 (T1)-5.056

IV.2 KRITIK DAN SARAN

IV.2.1 KRITIK

1. Dalam praktikum acara HETP (D4) alat yang tersedia sudah tidak

layak di pakai karena tempat pengeluaran hasil destilat pada alat

tersebut sudah bocor yang menyebabkan perubahan nilai destilat

yang seharusnya lebih besar dari pada residu justru sebaliknya.

2. Dalam praktikum acara Difusivitas Integral (D5) tempat penarukan

pipa kapiler pada saat percobaan difusi kurang cocok untuk pipa

nya yang mengakibatkan pipa kapiler nya tidak lurus dan kadang

longgar.


26/47

20

3. Dalam praktikum acara Sedimentasi (D7) tempat pembuangan

pengeluaran endapan dan air nya setelah selesai sudah tidak bagus

karena pada saat proses sedimentasi di mulai sudah bocor.

4. Dalam percobaan Cooling Tower (D9) di alat pengukuran Tw dan

Td sudah tidak layak. Susah di lihat suhu nya.

5. Timbangan yang digunakan di tempat tersebut sangat minim atau

sedikit sedangkan banyak acara praktikumyang butuh timbangan

baik timbangan manual maupun timbangan listrik.

IV.2.2 SARAN

1. Menyediakan timbangan yang lebih agar praktikan tidak mengantri

untuk menimbang.

2. Diusahakan agar alat pada acara HETP (D4) tempat pengularan

distilat itu tidak bocor.

3. Di buat tempat untuk menaruk pipa kapiler pada saat percobaan

difusi pada acara Difusivitas Integral (D5) yang pas dengan ukuran

pipa kapilernya.

4. Mengganti selang atau alat lain untuk tempat pembuangan endapan

dan cairan pada proses sedimentasi agar tidak bocor.

5. Mengganti termometer pada cooling tower yang untuk mengukur

Td dan Tw tersebut.


27/47

21

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G., 1978 , “Unit Operation “, Fourteenth Printing, John Wileyand Sons, New York.

Hardjono, 1989, “Operasi Teknik Kimia II”, Teknik Kimia UGM,

Yogyakarta.

Kern, D.Q., 1965, “Process Heat Transfer”, Mc Graw Hill Book

Company, Inc. Japan.

Perry, R.H., 1984, “Chemical Engineer’s Handbook”, 6th edition, Mc

Graw Hill Book Company, Inc., New York .

Treybal, R.E., 1984, “Mass – Transfer Operation”, 2nd edition, Mc Graw

Hill Book Company, Inc., New York.


28/47

LAMPIRAN

1. Lampiran A (Data Percobaan)

Kepatan aliran fluida = 360 cm3/detik

Diameter kolom = 39.236 cm

Tinggi bahan isian = 69 cm

Diameter pipa dalam aliran = 1.645 cm

Twet masuk = 29 oC

Tdry masuk = 32 oC

Percobaan 1

Tabel 1 variasi laju alir masuk menara (L) pada suhu air masuk menara (T)

konstan

No kecepatan air

(ft3/mnt)

T air (oC) Udara keluar (oC)

masuk Keluar Tw Td

1 6 55 37 29 32

2 5,5 55 39 29 32

3 5 55 41 29 334 4,5 55 43 30 33.5

5 4 55 47 30 33.5

Percobaan 2

Tabel 2.variasi suhu masuk menara (T) pada laju alir masuk menara (L)

konstan :

No

kecepatan

air (ft3/mnt)

T air (oC) Udara keluar (oC)

Masuk Keluar Tw Td

1 6 40 34 29 32

2 6 45 37 29.5 32

3 6 50 42 29.5 32

4 6 55 48 30 32

5 6 60 52 30 32


29/47

2.

Lampiran B (Perhitungan)

A.

Variasi Laju Alir Air Masuk Menara ( L ) pada Suhu Air Masuk

Menara ( T1 ) Konstan

1. Menghitung Harga ( L / Ga )

a. Menghitung Harga Ga

Twm = 29°C = 84.2°F

G = 360 cm3 / detik = 0.7628 ft3 / menit

Dk = 39.226cm = 1.287 ft

Mencari harga Vs pada Twm dengan membaca table 12-1 pada Perry’s

Chemical Engineers’ Handbook 7th ed.

Tw = 84 °F, Vs = 14.262 ft3 udara / lb udara kering

Tw = 86 °F, Vs = 14.354 ft3 udara / lb udara kering

Vs = 14.2712 cuft udara / lb udara kering

ρ = 1 = 1 = 0.070071 lb udara kering / cuft udara

Vs 14,2712

Ak = ¼ x π x Dk2 = ¼ x 3,14 x ( 1.287)2 ft2

= 1.3008 ft2

Ga =

=

.

.

. = 0.04109

.

86

84.2

84

Vs 14.26214.354


30/47


31/47

Untuk mencari harga , (T1 – T2) dibagi menjadi 10 interval.

∆ =(2 − 1)

10=

(131 − 98.6)℉

10= 3.24℉

Untuk mencari H’ pada tiap-tiap suhu digunakan table 12-1 pada Perry’s

Chemical Engineers’ Handbook 7th e

Nilai H untuk suhu 98.6 ◦F adalah sama dengan nilai entalpi uap jenuh pada suhu bola basah masuk atau T wet masuk (Twm) 84.2 ◦F yang dapat dihitung dengan

menggunakan metode interpolasi sebagai berikut :

H

66.50

22.4866.50 =

2.8486

8486

H = 48.464 BTU/lbm

Untuk menghitung H pada 101.84 °F digunakan rumus :

H101.84 = H84.2 + (L/Ga)(T1-T2)

= 48.464 + 1726.8751 x 3.24

= 5643.439 Btu /lb udara kering.

Untuk mencari harga H pada temperatur berikutnya dilakukan dengan cara

yang sama.

H

86 84.2 84

48.22

50.66


32/47

'73.71

23.6873.71

H

=6.98100

98100

H = 69.3465 BTU/lbm

Dengan analisa yang sama diperoleh data :

Tabel 4 Hubungan Suhu (T) dan Entalpi (H)

T(ᵒF) H H' H'-H 1/H'-H

98.6 48.464 69.3465 20.9825 0.04765876 y0101.84 5643.439324 75.124 -5568.315324 -0.0001796 y1

105.08 11238.51465 81.557 -11156.95765 -8.963E-05 y2

108.32 16833.58997 88.5936 -16744.99637 -5.972E-05 y3

111.56 22428.6653 96.1152 -22332.5501 -4.478E-05 y4

114.8 28023.74062 104.565 -27919.17562 -3.582E-05 y5

118.04 33618.81594 113.7531 -33505.06284 -2.985E-05 y6

121.28 39213.89127 123.6616 -39090.22967 -2.558E-05 y7

124.52 44808.96659 134.028 -44674.93859 -2.238E-05 y8

127.76 50404.04192 146.8772 -50257.16472 -1.99E-05 y9

131 55999.11724 160.3 -55838.81724 -1.791E-05 y10

NTU = 0.04966

Untuk data no 2

Diketahui : T1 = 55 °C = 131 °F

H’

100 98.6 98

68.23

71.73

NTU=


33/47

T2 = 39 °C = 102.2 °F

Δ T = (T1 – T2)/10 = (131 – 102,2)/10 = 2.88 °F



102.2 48.364 75.889 27.525 0.03633061 y0

105.08 9937.564576 83.009 -9854.555576 -0.0001015 y1

107.96 19826.76515 87.4732 -19739.29195 -5.066E-05 y2

110.84 29715.96573 94.3728 -29621.59293 -3.376E-05 y3

113.72 39605.1663 101.5918 -39503.5745 -2.531E-05 y4

116.6 49494.36688 115.529 -49378.83788 -2.025E-05 y5

119.48 59383.56746 117.9592 -59265.60826 -1.687E-05 y6122.36 69272.76803 127.2076 -69145.56043 -1.446E-05 y7

125.24 79161.96861 137.326 -79024.64261 -1.265E-05 y8

128.12 89051.16918 148.286 -88902.88318 -1.125E-05 y9

131 98940.36976 160.3 -98780.06976 -1.012E-05 y10

NTU = 0.03821

Untuk data no 3

Diketahui : T1 = 55°C = 131 °F

T2 = 41 °C = 105.8°F

Δ T = (T1 – T2)/10 = (131-105.8) °F /10 = 2.52 °F

Tabel 6Hubungan Suhu (T) dan Entalpi (H)


105.8 48.364 82.986 34.622 0.02888337 y0

108.32 13103.53976 88.3928 -13015.14696 -7.683E-05 y1110.84 26158.71551 94.3728 -26064.34271 -3.837E-05 y2

113.36 39213.89127 100.6684 -39113.22287 -2.557E-05 y3

115.88 52269.06702 107.4048 -52161.66222 -1.917E-05 y4

118.4 65324.24278 114.476 -65209.76678 -1.534E-05 y5

120.92 78379.41854 122.5024 -78256.91614 -1.278E-05 y6

123.44 91434.59429 130.8904 -91303.70389 -1.095E-05 y7

125.96 104489.77 139.946 -104349.824 -9.583E-06 y8

128.48 117544.9458 151.769 -117393.1768 -8.518E-06 y9

131 130600.1216 160.3 -130439.8216 -7.666E-06 y10

NTU=


34/47

NTU = 0,02366

Untuk data no 4

Diketahui : T1 = 55 °C = 131 °F

T2 = 43 °C = 109.4°F

Δ T = (T1 – T2)/10 = (131-109.4) °F /10 = 2.16 °F



109.4 48.364 90.966 42.602 0.02347308 y0

111.56 14968.56508 96.1152 -14872.44988 -6.724E-05 y1

113.72 29888.76616 101.5918 -29787.17436 -3.357E-05 y2

115.88 44808.96724 107.4048 -44701.56244 -2.237E-05 y3

118.04 59729.16832 113.5816 -59615.58672 -1.677E-05 y4

120.2 74649.3694 120.184 -74529.1854 -1.342E-05 y5

122.36 89569.57048 127.2076 -89442.36288 -1.118E-05 y6

124.52 104489.7716 134.698 -104355.0736 -9.583E-06 y7

126.68 119409.9726 142.718 -119267.2546 -8.385E-06 y8

128.84 134330.1737 151.202 -134178.9717 -7.453E-06 y9131 149250.3748 160.3 -149090.0748 -6.707E-06 y10

NTU = 0.01644

Untuk data no 5

Diketahui : T1 = 55 °C = 131 °F

T2 = 47 °C = 116.6 °F

Δ T = (T1 – T2)/10 = (131-116.6) °F /10 = 1.44 °F



116.6 48.364 109.449 61.085 0.01637063 y0

118.04 12481.86486 113.5816 -12368.28326 -8.085E-05 y1

119.48 24915.36573 117.9592 -24797.40653 -4.033E-05 y2

120.92 37348.86659 122.5024 -37226.36419 -2.686E-05 y3

122.36 49782.36746 127.2076 -49655.15986 -2.014E-05 y4

123.8 62215.86832 132.118 -62083.75032 -1.611E-05 y5

125.24 74649.36918 137.326 -74512.04318 -1.342E-05 y6

=

NTU=


35/47

126.68 87082.87005 142.718 -86940.15205 -1.15E-05 y7

128.12 99516.37091 148.286 -99368.08491 -1.006E-05 y8

129.56 111949.8718 154.118 -111795.7538 -8.945E-06 y9

131 124383.3726 160.3 -124223.0726 -8.05E-06 y10

NTU = 0.00749

3. Mencari NTU hitung

Dimana :

Harga m dan n dicari dengan Least Square :

xban y ..

2

... xb xa y x

Tabel 9Data Perhitungan Persamaan Least Square

No L/Ga NTU(lb/Btu)x

(log(L/Ga))

y

(log NTU)x² x.y

1 1726.875 0.0496 3.237 -1.303 10.480 -4.220

2 3433.7502 0.0382 3.543 -1.417 12.558 -5.023

3 5180.625 0.02360 3.719 -1.625 13.837 -6.048

4 6507.50 0.01644 3.844 -1.783 14.782 -6.858

5 8634.376 0.00749 3.911 -2.124 15.577 -8.375

Jumlah 18.287 -8.256 67.195 -30.527

NTU=

NTU=

Log NTU=

Log NTU = y


36/47

maka diperoleh persamaan :

-8.256=5a+18.287b 1)

-30.527=18.287a+67.195b 2)

Eliminasi pers.1 dan 2

-8.256=5a+18.287b x18.287 =-150.985=91.437a+334.443b

-30.527=18.287a+67.195b x5 =-152.637=91.437a +335.964

b = -1.078

-8.256=5a+18.287*(-1.078)

a = 2.295

log m = a

m =10a

m =102.295

m =197.2709

sehingga didapat persamaan :

NTU =197.2709x (L/Ga)-1.078

A. Mencari % kesalahan

Untuk (L/Ga)= 1726.675

NTU =197.2709x (1726.675)-1.078

NTU = 0.063

% kesalahan = ((NTU data-NTU hitung)/NTU data) x 100%

=((0,0496-0,063)/0,0496) x 100% = 27.626 %

Dengan analogi yang sama diperoleh data


37/47

Tabel 10 Hubungan antara L/Ga dengan NTU

NoL/Ga

NTU

(lb/Btu)

NTU

Hitung %kesalahan

1 1726.875 0.0496 0.063 27.626

2 3433.7502 0.0382 0.0296 22.543

3 5180.625 0.02360 0,01911 19.145

4 6507.50 0.01644 0.01401 14.788

5 8634.376 0.00749 0.01101 13.345

Jumlah 97.497

% Kesalahan rata-rata = = 5497.97

= 19.499 %

Grafik 1 Hubungan antara L/Ga dengan NTU

B. Variasi Suhu Air Masuk Menara (T) pada Laju Alir Masuk Menara (Q)

Konstan

y = -6E-06x + 0.0588

R² = 0.98580

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 2000 4000 6000 8000 10000

N T U

L/Ga

Ydata

Yhitung

Linear (Ydata)


38/47

1. Menghitung Harga

Ga

L

G = 0,7628 ft3/menit

Ga = 0.04109 lb udara kering/ft2.menit

Ak = 1.3008 ft2

Ap = 0,00195 ft2

Q = 6 ft3/menit

= 0,070071 lb udara kering/ft3

1. Menghitung harga L/Ga

Pada data pertama, air pada T=65℃ = 61.94195 lb/ft3

M= air x Q = 61.94195 lb/ft3 x 6 ft3/menit

= 371.65 lb/menit

L= M/Ap =.lb/menit

. ²= 285.74

.

L/Ga =.

.

.

.

= 6953.25

Dengan analogi yang sama diperoleh data :Tabel 11 Data Laju Alir (Q), Suhu (T) dan L/Ga

2. Mencari harga NTU

NTU = Ka L

V

=

2

1 '

T

T H H

dT

No

Q

(ft 3

/menit)

T (ᵒC)M

(lbm/menit)

L

(lbm/ft 2

menit)

L/Ga

1 6 40 371.65 285.711 6953.25

2 6 45 376.901 285.134 6930.22

3 6 50 370.086 284.507 6923.971

4 6 55 369.209 283.833 6967.566

5 6 60 268.275 283.115 6898.074


39/47

Nilai NTU dicari dengan menggunakan cara integrasi numerik

Untuk data percobaan 1:

Diketahui : T1 = 40 ᵒC = 104 ᵒF

T2 = 34 ᵒC = 93.2 ᵒF

Untuk mencari nilai)'(

1

H H maka T1 sampai T2 dibagi menjadi 10 interval

∆T =10

21 T T

=10

)2.93104( F = 1.08 ᵒF

Untuk mencari H’ pada setiap suhu maka digunakan table 12-1 Perry’s Chemical

Engineering Handbook 7 th .

Nilai H untuk suhu 93.2 ◦F adalah sama dengan nilai entalpi uap jenuh pada suhu

bola basah masuk atau T wet masuk (Twm) 84.2 ◦F yang bernilai H = 48.46

BTU/lbm

Untuk menghitung H pada 94.28 °F digunakan rumus :

H94.28 = H93.2 + (L/Ga)(T1-T2)

= 48.464 + 6953.25 x 1.08

= 7557.97Btu /lb udara kering.

Untuk mencari harga H pada temperatur berikutnya dilakukan dengan cara yang

sama.

Untuk mencari H’ pada setiap suhu maka digunakan table 12-1 Perry’s ChemicalEngineering Handbook 7 th .

61.77


40/47

H

77.61

78.5877.61 =

2.9394

9294

H’ = 60.574 BTU/lbm

Dengan analogi yang sama diperoleh data :

Tabel 12Hubungan antara Suhu (T) dan Entalpi (H)


93.2 48.46 60.574 12.114 0.082549117 y0

94.28 7557.97 62.211 -7495.759 -0.000133409 y1

95.36 15067.48 63.912 -15003.568 -6.66508E-05 y2

96.44 22576.99 65.6482 -22511.3418 -4.44221E-05 y3

97.52 30086.5 67.4356 -30019.0644 -3.33122E-05 y4

98.6 37596.01 69.28 -37526.73 -2.66477E-05 y5

99.68 45105.52 71.17 -45034.35 -2.22053E-05 y6

100.76 52615.03 73.1322 -52541.8978 -1.90324E-05 y7

101.84 60124.54 75.1248 -60049.4152 -1.6653E-05 y8

102.92 67634.05 77.2094 -67556.8406 -1.48024E-05 y9

104 75143.56 79.31 -75064.25 -1.33219E-05 y10

NTU = 0.02927

Untuk data percobaan no 2


T2 = 37 ᵒC = 98.6 ᵒF

∆T =10

21 T T

=10

)6.98113( F = 1.44 ᵒF

Tabel 13 Hubungan antara Suhu (T) dan Entalpi (H)

10))8642(2())97531(4(03

y y y y y x y y y y y x yT

Ntu

H’

58.78

9493.2 92

NTU=


41/47


98.6 48.46 69.955 21.495 0.046522447 y0

100.04 10027.98 71.803 -9956.1738 -0.00010044 y1

101.48 20007.49 74.46 -19933.0336 -5.0168E-05 y2

102.92 29987.01 77.2 -29909.8104 -3.34338E-05 y3

104.36 39966.53 80.049 -39886.4782 -2.50712E-05 y4

105.8 49946.04 83.609 -49862.435 -2.00552E-05 y5

107.24 59925.56 86.11 -59839.4508 -1.67114E-05 y6

108.68 69905.08 89.317 -69815.7606 -1.43234E-05 y7

110.12 79884.59 92.63 -79791.9644 -1.25326E-05 y8

111.56 89864.11 96.111 -89768.0002 -1.11398E-05 y9

113 99843.63 99.745 -99743.883 -1.00257E-05 y10

NTU = 0.0218

Untuk data percobaan no.3


T2 = 42 ᵒC = 107.6 ᵒF

∆T = 10

21 T T

= 10

)6.107122( F = 1.44 ᵒF



107.6 48.46 86.892 38.432 0.026019983 y0

109.04 10018.98 90.141 -9928.83724 -0.000100717 y1

110.48 19989.5 93.333 -19896.16348 -5.02609E-05 y2

111.92 29960.01 96.986 -29863.02872 -3.34862E-05 y3

113.36 39930.53 100.668 -39829.86496 -2.51068E-05 y4

114.8 49901.05 104.478 -49796.5732 -2.00817E-05 y5

116.24 59871.57 108.417 -59763.15244 -1.67327E-05 y6

117.68 69842.09 112.543 -69729.54468 -1.43411E-05 y7

119.12 79812.61 117.032 -79695.57392 -1.25477E-05 y8

120.56 89783.12 121.343 -89661.78116 -1.1153E-05 y9

122 99753.64 125.98 -99627.6624 -1.00374E-05 y10

NTU =0.012

Untuk data percobaan no4

10))8642(2())97531(4(03


Ntu

10))8642(2())97531(4(03


Ntu

NTU =

NTU=


42/47


T2 = 48 ᵒC = 118.4 ᵒF

∆T =10

21 T T

=10

)4.118131( F = 1.26 ᵒF

Tabel 15Hubungan antara Suhu (T) dan Entalpi (H)


118.4 48.46 114.676 66.216 0.01510209 y0

119.66 8827.593 118.506 -8709.08716 -0.000114823 y1

120.92 17606.73 122.5024 -17484.22392 -5.71944E-05 y2

122.18 26385.86 126.593 -26259.26648 -3.80818E-05 y3

123.44 35164.99 130.89 -35034.10264 -2.85436E-05 y4124.7 43944.13 135.355 -43808.7708 -2.28265E-05 y5

125.96 52723.26 139.954 -52583.30496 -1.90174E-05 y6

127.22 61502.39 144.797 -61357.59512 -1.62979E-05 y7

128.48 70281.53 149.744 -70131.78128 -1.42589E-05 y8

129.74 79060.66 154.847 -78905.81144 -1.26733E-05 y9

131 87839.79 160.3 -87679.4916 -1.14052E-05 y10

NTU = 0.0058

Untuk data no 5


T2 = 52 ᵒC = 125.6 ᵒF

∆T =10

21 T T

=10

)6.125140( F = 1.44ᵒF



125.6 48.46 138.64 90.18 0.011088933 y0

127.04 9970.167 144.1 -9826.06656 -0.00010177 y1

128.48 19891.87 149.744 -19742.12912 -5.06531E-05 y2

129.92 29813.58 155.576 -29658.00368 -3.37177E-05 y3

131.36 39735.29 161.884 -39573.40224 -2.52695E-05 y4

132.8 49656.99 168.42 -49488.5728 -2.02067E-05 y5

134.24 59578.7 175.188 -59403.51136 -1.6834E-05 y6

135.68 69500.41 182.316 -69318.08992 -1.44262E-05 y7

137.12 79422.11 189.78 -79232.33248 -1.26211E-05 y8

10))8642(2())97531(4(03


Ntu

NTU=


43/47

138.56 89343.82 197.564 -89146.25504 -1.12175E-05 y9

140 99265.53 205.7 -99059.8256 -1.00949E-05 y10

NTU =0.00497

3. Mencari NTU hitung

Dimana :

Harga m dan n dicari dengan Least Square :

xban y ..

2

... xb xa y x

Tabel 17 Data persamaan Least Square

Maka diperoleh persamaan :

No T1 (ᵒF) NTU(lb/Btu)x (log(T1)) y

(log NTU)x² x.y

1 104 0.02927 2.017 -1.533 4.069 -3.093

2 113 0.0218 2.053 -1.661 4.215 -3.411

3 122 0.012 2.016 -1.92 4.352 -4.007

4 131 0.0058 2.117 -2.236 4.482 -4.735

5 140 0,00497 2.140 -2.306 4.605 -4.94

Jumlah 10.419 -9.656 21.725 -20.191

10))8642(2())97531(4(03


Ntu

NTU=

NTU=

log NTU=


44/47

-9.656 = 5a + 10.419b 1)

-20.191= 10.419a + 21.725b 2)Eliminasi persamaan 1 dan 2

-9.656 = 5a + 10.419b x10.419=-100.605 = 52.095a+108.55b

-20.191= 10.419a + 21.725b x5 =-100.957= 52.095a +108.625b

b = -5.056

-9.656 = 5a + 10.419*(-5.056)

a = 8.606

log m = a

m =10a

m =108.606

m =403706512.6

NTU = 403706512.6 (T1)-1,5436

Mencari % kesalahan

Untuk T1=104 ᵒF= 403706512.6 (104)-1,5436

= 0.025

% Kesalahan : ((NTU data-NTU hitung)/NTU data)*100%

; ((0.029-0.025)/0.025)*100%

: 12.59 %

Dengan analogi yang sama diperoleh data :

Tabel 18 Hubungan Antara Suhu masuk menara (T1) dengan NTU

No T1 (ᵒF) NTU (lb/Btu) NTU Hitung % Kesalahan

1 104 0.02927 0.025 12.59

2 113 0.0218 0.016 22.86

3 122 0.012 0.011 4.884

4 131 0.0058 0.0079 37.31

5 140 0,00497 0.0056 14.52

Jumlah 92.164

% Kesalahan rata-rata = =.

= 18.43 %


45/47

Grafik 2 Hubungan antara Suhu air masuk menara (T1) dengan NTU

y = 403706512.6x-5.056

R² = 0.9661

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0 50 100 150

N T U

T1

Ydata

Yhitung

Power (Ydata)


46/47

LAMPIRAN

Tanya Jawab Seminar

Andi Alantomila (121130022)

1. Keuntungan menggunakan Cooling Tower?

Karena cooling tower menggunakan media pendingin berupa udara.

Sedangkan udara mempunyai keuntungan dibandingkan media pendingin yang

lain antara lain:

1. Murah dan mudah didapat

2. Bebas dari bahan korosi

3.

Tidak memerlukan treatment yang rumit

4. Pendirian suatu industri dapat dilakukan di mana saja, tidak tergantung

letak sumber air pendingin

5.

Tidak memerlukan pemasangan instalasi pipa

Agung Septa Gumelar(121130054)

2 Apakah pengertian NTU ?

NTU (Number of Transfer Unit) adalah suatu bilangan tak berdimensi

yang menunjukkan banyaknya transfer massa dan transfer panas menyeluruh

yang terjadi, dalam hal ini yang berpindah adalah massa air ke udara sehingga

menyebabkan temperatur air turun.

Desi Anggraini (121130261)

3. Bagaimana jika alirannya co-current, apa bisa tetap terjadi proses pendinginan

?

Jika alirannya co-curren tetap bisa terjadi proses pendinginan, namun

tidak efisien karena panas yang dilespas sangat kecil. Karena, kontak yang terjadi

sangat kecil.


47/47

Ivan Adisetya

4. Didalam cooling tower ada proses apa saja, serta beda cooling tower dan cooler?

Cooler merupakan tempat pendinginan produk air panas, sedangkan cooling

tower merupakan tempat pendinginan kembali menjadi produk.

cooling tower ( arie, dewi ).pdf

Documents