Analisis Performa Kinerja Cooling Tower Induced Draft Counter Flow Menggunakan Bahan Pengisi Keramik

Abstract

Energi merupakan sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh manusia. Total konsumsi energi di Indonesia pada tahun 2018 sekitar 114 MTOE (Million Tonnes of Oil Equivalent). Total tersebut terdiri dari 40% sektor transportasi, 36% sektor industri, 16% sektor rumah tangga, komersial dan sektor lainnya masing-masing 6% dan 2%. Sumber energi dapat diperoleh dari produksi energi yang terdiri dari minyak bumi, gas bumi, batubara, dan energi terbarukan. Industri energi di Indonesia sebagian besar digunakan untuk pembangkit listrik. Kapasitas pembangkit listrik di Indonesia pada tahun 2018 mencapai 64,5 GW (GigaWatt). Kapasitas pembangkit listrik pada tahun 2018 sebagian besar berasal dari pembangkit listrik tenaga fosil seperti batubara (50%), gas bumi (29%), BBM (7%) dan energi terbarukan (14%). Dalam proses produksi energi banyak sekali elemen-elemen pendukung yang dibutuhkan untuk mendukung proses produksi untuk hasil produk yang maksimal dan efektif. Salah satu elemen tersebut dalam sebuah industri adalah cooling tower. Cooling tower merupakan alat penukar kalor khusus dua fluida yaitu air dan udara. Air dan udara dikontakan langsung antara satu dengan lainnya untuk memindahkan panas dari air ke udara. Cooling tower biasanya berbentuk menara tanpa bahan pengisi (filler), air akan berjatuhan dari atas menara dan udara dihembuskan dari bawah menara, maka akan terjadi kontak langsung antara air panas dan udara sebagai media pendingin dengan mekanisme perpindahan kalor. Cooling Tower digunakan sebagai alat pendingin fluida dengan udara sebagai media pendingin. Salah satu upaya menghasilkan kerja yang maksimal maka diperlukan bahan pengisi yang berfungsi untuk menghambat laju aliran fluida sehingga waktu kontak air dengan udara akan semakin lama. Semakin lama kontak air dengan udara pada cooling tower akan dapat menurunkan temperatur air dengan maksimal. Salah satu material yang dapat digunakan sebagai bahan pengisi adalah keramik. Keramik memiliki sifat tahan korosi, titik leleh yang tinggi, kuat dan keras. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari jarak antar layer dari bahan pengisi keramik terhadap efektivitas, kapasitas pendingin, rasio air dan udara, kehilangan penguapan, dan nilai liquid/gas (L/G). Penelitian ini menggunakan metode experimental dengan menggunakan bahan pengisi keramik yang divariasikan. Variasi yang ingin diketahui hasilnya yaitu variasi jarak antar layer 10 cm, 15 cm, dan 20 cm, suhu awal 50 oC, 60 oC, 70 oC, dan kecepatan udara keluar cooling tower 4 m/s, 6 m/s, 8 m/s. Data yang diperoleh meliputi suhu awal, suhu air keluar, suhu bola basah, suhu bola kering, kecepatan udara dan debit. Pengambilan data dilakukan setiap 30 detik selama 240 detik. Penelitian hasil range pada cooling tower dengan bahan pengisi keramik yang divariasikan jarak antar layernya dengan kecepatan 4 m/s pada suhu 70oC tertinggi di jarak 15 cm sebesar 39,36 oC, pada suhu 60 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesasr 31,42 oC, pada suhu 50 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 18,77 oC. Variasi kecepatan 6 m/s pada suhu 70 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 37,42 oC, pada suhu 60 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 31,60 oC, pada suhu 50 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 19,79 oC. Variasi kecepatan 8 m/s pada suhu 70 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 38,75 oC, pada suhu 60 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 27,88 oC, pada suhu 50 oC tertinggi di jarak 10 sebesar 19,97 oC. Hasil penelitian range didapatkan bahwa semakin rendah jarak antar layer maka akan semakin tinggi nilai range. Penelitian hasil approach pada cooling tower dengan bahan pengisi keramik yang divariasikan jarak antar layernya dengan kecepatan 4 m/s pada suhu 70oC terendah di jarak 10 cm sebesar 8,86 oC, pada suhu 60 oC terendah di jarak 10 cm sebesasr 7,58 oC, pada suhu 50 oC terendah di jarak 10 cm sebesar 5,23 oC. Variasi kecepatan 6 m/s pada suhu 70 oC terendah di jarak 20 cm sebesar 9,25 oC, pada suhu 60 oC terendah di jarak 20 cm sebesar 7,81 oC, pada suhu 50 oC terendah di jarak 10 cm sebesar 5,21 oC. Variasi kecepatan 8 m/s pada suhu 70 oC terendah di jarak 20 cm sebesar 7,27 oC, pada suhu 60 oC terendah di jarak 10 cm sebesar 6,12 oC, pada suhu 50 oC terendah di jarak 10 sebesar 5,03 oC. Hasil penelitian approach didapatkan bahwa semakin rendah jarak antar layer maka akan semakin rendah nilai approach. Penelitian hasil kehilangan penguapan pada cooling tower dengan bahan pengisi keramik yang divariasikan jarak antar layernya dengan kecepatan 4 m/s pada suhu 70oC tertinggi di jarak 15 cm sebesar 15,49 oC, pada suhu 60 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesasr 12,37 oC, pada suhu 50 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 7,39 oC. Variasi kecepatan 6 m/s pada suhu 70 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 14,73 oC, pada suhu 60 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 12,44 oC, pada suhu 50 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 7,79 oC. Variasi kecepatan 8 m/s pada suhu 70 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 15,25 oC, pada suhu 60 oC tertinggi di jarak 10 cm sebesar 10,97 oC, pada suhu 50 oC tertinggi di jarak 10 sebesar 7,86 oC. Hasil penelitian kehilangan penguapan didapatkan bahwa semakin rendah jarak antar layer maka akan semakin tinggi nilai kehilangan penguapan. Penelitian hasil liquid/gas pada cooling tower dengan bahan pengisi keramik yang divariasikan jarak antar layernya dengan kecepatan 4 m/s pada suhu 70oC yang mendekati 1 di jarak 10 cm sebesar 1,18 kJ/kg.oC, pada suhu 60 oC yang mendekati 1 di jarak 15 cm sebesasr 0,087 kJ/kg.oC, pada suhu 50 oC yang mendekati 1 di jarak 15 cm sebesar 1,28 kJ/kg.oC. Variasi kecepatan 6 m/s pada suhu 70 oC yang mendekati 1 di jarak 20 cm sebesar 1,03 kJ/kg.oC, pada suhu 60 oC yang mendekati 1 di jarak 20 cm sebesar 0,85 kJ/kg.oC, pada suhu 50 oC yang mendekati 1 di jarak 15 cm sebesar 1,29 kJ/kg.oC. Variasi kecepatan 8 m/s pada suhu 70 oC yang mendekati 1 di jarak 10 cm sebesar 1,28 kJ/kg.oC, pada suhu 60 oC yang mendekati 1 di jarak 10 cm sebesar 1,39 kJ/kg.oC, pada suhu 50 oC yang mendekati 1 di jarak 15 sebesar 1,21 kJ/kg.oC. Hasil penelitian liquid/gas didapatkan bahwa nilai liquid/gas bervariasi pada setiap jarak antar layer dan sulit untuk mengetahui nilai liquid/gas yang terbaik. Akan tetapi dari nilai tersebut dapat diketahui bahwa semakin rendah jarak antar layer maka semakin mendekati 1 nilai L/G.