5. Perancangan konstruksi menara pendingin
6. Pemilihan sprinkler
7. Perencanaan instalasi menara pendingin
8. Perencanaan bahan pengisi filling material
3.2.1. Penentuan kapasitas aliran udara fan
Fan yang digunakan untuk penelitian menara pendingin ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut.
Merk :
Richardson Daya Motor : 1500 W
Voltase : 380 3 50 V
Putaran : 2865 rpm
Diameter fan : 15 inci 0.381 m
Gambar 3.1. Fan Kapasitas aliran udara maksimum fan ditentukan berdasarkan hasil
pengukuran kecepatan aliran udara dengan anemometer. Kecepatan aliran udara hasil pengukuran anemometer adalah 14,4 ms, sehingga perhitungan kapasitas
aliran udara maksimum fan adalah sebagai berikut. v
D v
A V
. .
4 1
.
2 .
max
………………………..……….3.1
Universitas Sumatera Utara
min 3475
64 ,
1 4
, 14
. 381
, .
4 1
3 3
2
ft cfm
s m
3.2.2. Penentuan cooling range menara pendingin
Pada penelitian menara pendingin ini, air panas kondensor disimulasikan dengan water heater. Menurut Richard J. DesJardins CTI Journal, Vol. 28,
pengujian kinerja filling material untuk menara pendingin kebanyakan dilakukan produsen pada temperatur air panas sebesar 33°C. Maka, menara pendingin ini
direncanakan untuk dapat mendinginkan air panas dengan temperatur 33°C menjadi temperatur normal air sejuk sekitar 28°C. Sehingga, cooling range
maksimum yang direncanakan untuk penelitian menara pendingin ini adalah selisih antara 28°C dan 33°C atau sebesar 5°C.
3.2.3. Penentuan debit aliran distribusi air menara pendingin
Debit air untuk menara pendingin ini disesuaikan dengan debit maksimum pompa air sentrifugal dengan spesifikasi sebagai berikut:
Merk :
Shimizu Model
: PS-128 BIT Daya Motor : 125 W
Voltase : 220-240 V
Putaran : 2850 rpm
Total head : Max. 33 meter
Debit air : 25
min
Gambar 3.2. Pompa Air
Universitas Sumatera Utara
3.2.4. Perancangan alat penukar kalor sebagai penyedia air panas
Sesuai dengan harga cooling range yang telah ditentukan sebelumnya untuk menara pendingin ini yaitu sebesar 5°C, maka direncanakan alat penukar
kalor dengan menggunakan pipa tembaga. Adapun perhitungannya dengan
menggunakan rumus perpindahan panas adalah sebagai berikut.
T c
m Q
p
…………………………..……..3.2 Dimana :
m = debit air = 25
ℓmin ≈ 0,42 Kgs ΔT =
33 C – 28
C = 5 C
T
rata-rata
= = 30,5
C Sifat-sifat air pada suhu 30,5
C adalah ρ = 995,18 kgm
3
k = 0,62 Wm
C μ = 7,94 x 10
-4
kgms Cp = 4,1755 kJkg
C Pr = 5,346
Sehingga Q = 0,42 Kgs 4,1755 kJkg
C 5 C
= 8768,55
Js Kemudian dihitung Angka Reynolds dengan persamaan berikut.
Re = ………………………………………..3.3
Dimana : ρ = 995,18 kgm
3
μ = 7,94 x 10
-4
kgms d = diameter pipa tembaga sebesar 0,005 m
v = kecepatan air di dalam pipa tembaga, diperoleh dari
5 3
3
10 96
, 1
18 ,
995 42
,
m
kg s
m A
m total
v
=
21,53 ms
Universitas Sumatera Utara
Kemudian kecepatan air total tersebut dibagi empat menggunakan header, sehingga harganya menjadi 5,38 ms untuk masing-masing pipa tembaga.
Maka: Re =
ms kg
m s
m m
kg
4 3
10 94
, 7
005 ,
38 ,
5 18
, 995
= 33715,79 Dari bilangan Reynolds di atas maka aliran dalam pipa adalah turbulen, maka
persamaan yang digunakan adalah Nu = 0,023 Re
0,8
Pr
0,4
…...…………………………………………..3.4 = 0,023 x 33715,79
0,8
x 5,346
0,4
= 188,45 h
i
= Nu …………………………………………………………..3.5
= 188,45
m C
m W
005 ,
62 .
= 23367,8 Wm
2
C Media yang digunakan untuk memanaskan air adalah uap yang dihasilkan dari
steam generator dengan tekanan 2 Kgcm
2
pada temperatur 119,56 ° C, sehingga sifat-sifat film air adalah
T
rata-rata
=
2 33
56 ,
119
= 76,28 C
ρ = 974,12 kgm
3
k = 0,668 Wm C
μ = 3,68 x 10
-4
kgms h
fg
= 2318,73 kjkg Koefisien konveksi untuk kondensasi di luar pipa adalah
h
o
= 0,725 [ ]
14
……………………….………………..3.6 Dimana :
g =
gravitasi 9,8
ms
2
d = diameter luar pipa 0,00635 m
Universitas Sumatera Utara
Tg = temperatur uap 119,56°C Tw = temperatur air panas 33°C
h
o
= 0,725
4 1
4 3
6 2
33 56
, 119
00635 ,
10 68
, 3
668 ,
10 3187
, 2
8 ,
9 12
, 974
= 9679,65 Wm
2
C
Tahanan termal di bagian dalam per satuan panjang pipa adalah Ri =
……………………………………………………..……..3.7 =
m C
m W
005 .
8 ,
23367 1
2
= 2,73 x 10
-3
mºCW Tahanan termal luar per satuan panjang adalah
Ro = …………………………………………………………..3.8
= = 5,17 x 10
-3
mºCW Tahanan termal pipa untuk setiap satuan panjang pipa
Rs = Dimana k = konduktivitas termal tembaga……..3.9
380,9 Wm C
=
9 ,
380 2
005 ,
00635 ,
ln
= 9,99 x 10
-5
mºCW Koefisien perpindahan kalor menyeluruh yang didasarkan atas permukaan luar
dinyatakan dengan tahanan-tahanan tersebut sebagai berikut. U
o
= ……………………………...….…………..3.10
=
3 5
3
10 17
, 5
10 99
, 9
00635 ,
005 ,
00635 ,
10 73
, 2
1
= 115,753 Wm
2 0
C m panjang
Universitas Sumatera Utara
Dengan A
o
= 0,02 m
2
per meter panjang Maka U =
= 02
, 753
, 115
= 5787,65 Wm
2 0
C Untuk mencari panjang masing-masing pipa tembaga digunakan persamaan.
Q = U A ΔT
m
……………………..…………..3.11 Pada perancangan ini, uap yang digunakan untuk memanaskan air berada pada
suhu yang tetap, sehingga faktor koreksi F adalah 1 untuk kondensasi atau penguapan.
Gambar 3.3. Diagram temperatur alat penukar kalor Sehingga
ΔT
m
=
1 1
2 2
1 1
2 2
ln Tc
Th Tc
Th Tc
Th Tc
Th
………………...………..3.12
ΔT
m
=
28
56 ,
119 33
56 ,
119 ln
28 56
, 119
33 56
, 119
C
= 89,04 C
Jadi Q = U A
ΔT
m
8768,55 Js = 5787,65 Wm
2 0
C A 89,04 C
Universitas Sumatera Utara
A =
04 ,
89 65
, 5787
55 ,
8768 = 0,0171 m
2
A = π d L
0,0171 m
2
= π 0,00635m L
L =
00635 ,
0171 ,
= 0,853 m = 85,3 cm
Untuk menghindari kerugian-kerugian yang terjadi, maka diambil panjang masing-masing pipa tembaga adalah 1 meter, dengan jumlah pipa sebanyak empat
buah. Selanjutnya pipa tembaga tersebut dibentuk dengan proses pengelasan
seperti gambar berikut.
Gambar 3.4. Pipa tembaga yang siap digunakan Sebagai cangkang untuk pipa tembaga tersebut digunakan pipa uap berdiameter 6
inci dengan tebal dinding pipa 10 mm, tujuannya agar mampu menahan tekanan dan temperatur yang tinggi dari uap hasil steam generator. Kemudian salah satu
sisi pipa dipasang flens dan sisi yang lain ditutup dengan proses pengelasan. Lalu dipasang katup untuk membuang air kondensat. Untuk mengurangi terjadinya
kehilangan panas maka dinding cangkang diisolasi menggunakan asbes. Seperti pada gambar di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
A. Sebelum diisolasi B. Sesudah diisolasi Gambar 3.5. Alat penukar kalor
Gambar 3.6. Alat penukar kalor dan Steam Generator yang selesai dirakit
3.2.5. Perancangan konstruksi menara pendingin 1.
