UTILITAS TERJEMAHAN

Click here to load reader

  • date post

    05-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    288
  • download

    7

Embed Size (px)

description

ngj

Transcript of UTILITAS TERJEMAHAN

COOLING WATER TREATMENTAir di dunia industri hampir sering digunakan untuk mendinginkan produk atau proses. Ketersediaan air pada industri-industri dan kapasitas panasnya yang tinggi menyebabkan air dijadikan medium terfavorit untuk perpindahan panas. Direct air cooling (pendingin udara langsung) penggunaannya semakin meningkat, khususnya pada daerah water-short tetapi masih jauh terbelakang dibandingkan dengan jumlah air yang diaplikasikan dan beban total dari perpindahan panas.Selama tahun terakhir, penggunaan air untuk pendingin telah ada di bawah pengawasan dari pengamatan lingkungan dan konservasional dan sebagai hasil, pola penggunaan air pendigin akan berubah dan berlanjut. Sebagai contoh, banyak sistem yang dilewatkan air oendingin melalui plant sistem hanya sekali dan kembali lagi hingga batas kemampuan air. Ini menciptakan tingkat penarikan air yang tinggi dan menambah panas ke aliran penerima. Di sisi lain, menara pendingin mengizinkan penggunaan kembali air untuk sebagian besar sistem pendingin dengan penguapan yang paling modern mengurangi aliran penarikan lebih dari 90 % dibandingkan dengan sistem once-through cooling. Secara substansi mengurangi panas masuk ke aliran tetapi tidak ke lingkungan dimana panas ditransferkan ke udara.Perubahan dalam desain dan operasi sistem pendingin air memiliki dampak besar pada sifat kimia air karena mempengaruhi korosi , deposisi , dan fouling dalam sistem. Bab ini memberikan ulasan mengenai operasi industri yang memanfaatkan air sebagai pendingin, masalah korosi, scale, dan fouling pada sistem tersebut dan bagaimana masalah-masalah tersebut mempengaruhi produksi plant melalui kehilangan panas dari transfer panas, kerusakan peralatan, atau keduanya. Sebagai tambahan, berbagai macam konsep cooling water treatment dijelaskan dan kontrol prosedur yang dibutuhkan.

HEAT TRANSFERPerpindahan panas merupakan perpindahan panas dari suatu benda ke benda yang lain, yang lebih panas menjadi sumber dan pendingin sebagai penerima. Dalam sistem pendingin air, produk atau proses yang didinginkan adalah sumber dan air pendingin adalah penerima. Air pendingin biasanya tidak kontak secara langsung dengan sumber: material biasanya keduanya fluida, dipisahkan dengan sebuah pembatas yang merupakan konduktor panas yang baik, biasanya logam. Pembatas yang memberikan panas dari sumber ke penerima disebut permukaan heat exchager, dan perakitan pembatas disebut heat exchanger.Di beberapa industri, dalam heat exchanger sebagai sumber dan penerima adalah fluida. Jika sumber adalah uap yang dicairkan, heat echanger disebut kondensor, jika penerima adalah cairan yang diuapkan, exchanger disebut sebuah evaporator.Jenis heat exchanger yang sederhana terdiri dari sebuah tube atau pipa konsentris yang terletak didalam shell. Ini disebut heat exchanger pipa ganda. Pada exchanger sederhana, cairan proses mengalir melalui tube bagian dalam dan air pendingin melalui annulus diantara tube. Panas mengalir melewati dinding logam yang memisahkan kedua cairan. Kedua fluida melalui exchanger hanya sekali, susunan ini disebut single-pass heat exchanger. Jika kedua fluida mengalir pada arah yang sama, exchanger disebut aliran paralel/ cocurrent, jika bergerak berlawanan arah, exchanger disebut jenis countercurretn.Kemajuan dari heat exchanger, unit-unit didesain lebih mutakhir untuk meningkatkan efisiensi proses pertukaran panas. Gambar 38.2 menunjukkan shell-and tube heat exchanger. Fluida proses dan air pendingin diletakkan pada sisi pembatas yang berbeda.Alat penukar panas lain yang sederhana adalah jacketed vessel, dengan air pendingin melalui ruang antar dinding ganda dari vessel reaksi kimia, melepaskan panas dari proses. Desainnya seperti botol thermos, tetapi pada kasus ini dinding ganda digunakan untuk melepaskan panas dari isolasi. Jenis plate-heat exchanger, menyerupai penyarng plate dan frame, yang digunakan pada beberapa proses industri kimia karena desain yang kompak dan ketersediaan material dalam konstruksi yang luas

Removing Undesireable HeatKetika air memenuhi tugasnya dan mendinginkan sumber, itu mengandung panas yang harus dihamburkan (dissipasi). Ini akan tercapai dengan mentransferkan panas ke lingkungan. Pada sistem once-through, air pendingin di alirkan, dipanaskan dan dikembalikan lagi ke aliran penerima, yang kemudian menjadi lebih hangat. Pada sistem ini tiap satu pound air pendingin (0,454 kg) yang dipanaskan 10F melepas kalor sebnyak 1 Btu (0,252 cal) dari sumber.Pada sistem open recirculating, air diupakan: fase berubah dari cairan menjadi gas yang menghasilkan panas ke atmosfer. Air yang diuapkan melepas kalor sekitar 1000 Btu per pound air (555 cal/kg) yang diubah menjadi uap. Ketika penguapan digunakan dalam proses pendingin, itu dapat melepaskan 50 sampai 100 kali lebih panas ke lingkungan per unit air daripada sistem tanpa penguapan.

Sensible Heat TransferDua cara umum yang paling sering digunkan untuk transfer panas dari fluida proses ke air pendingin dalam heat exchanger adalah konduksi dan konveksi. Panas mengalir dari fluida panas melalui permukaan heat exchanger ke sisi lain dengan konduksi. Panas kemudian dilepaskan dari permukaan yang panas dengan kontak langsung dengan air pendingin melalui konduksi. Kemudian air yang dipanaskan akan bercampur dengan air pendingin lain dalam prose perpindahan panas melalui konveksi.5 faktor yang mengontrol perpindahan panas konduksi adalah:1. Sifay perpindahan panas dari pembatas (konduktivitas thermal)2. Ketebalan pembatas heat exchanger3. Luas permukaan pembatas4. Perbedaan temperatur antara sumber dengan air pendingin (driving force)5. Deposit pada sisi pembatasDari kelima faktor tersebut, 3 faktor pertama adalah penting dalam desain exchanger. Faktor 4 dan 5 merupakan karakteristik operasional yang dapat berubah bergantung pada kondisi alat. Deposit yang terbentuk pada sisi logam memiliki konduktivitas thermal yang kebih rendah daripada logamnya, sehingga kecepatan panas konduksi berkurang dengan adanya sejumlah deposit. Sebagai contoh, penumpukan 0,1 in (0,25 cm) scale dari kalsium karbonat pada tube heat exchanger dapat mengurangi kecepatan transfer panas sekitar 40%.Penurunan tersebut berarti air pendingin mungkin tidak meleas kalor secara efisien pada proses. Oleh karena itu, produksi harus diperlambat atau jumlah aliran air pendingin harus ditingkatkan untuk mempertahankan kecepatan proses pendinginan yang berlaku sebelum adanya fouling. Namun, sangatlah tidak mungkin tetap mempertahankan kondisi sebagaimana kondisi awal.

Heat Exchanger DesignHeat exchanger sederhana seperti Gambar 38.1, kedua fluida melalui exchanger hanya sekali, disebut single-pass exchanger. Susunan lawan arah, cairan sumber panas dan penerima panas mengalir dengan arah yang berlawanan, ini lebih unggul dibandingkan desain aliran searah karena menyediakan driving force yang lebih besar (terukur sebagai delta T LMTD) untuk sumber panas yang sama: luas permukaan yang lebih kecil dapat mentransfer jumlah panas yang sama. Shell-and tube exchangers aliran lawan arah lebih banyak ditemukan karena lebih banyak panas yang ditransferkan.Kelemahan mendasar dari exchanger pipa ganda adalah luasan perpindahan panas yang kecil yang diberikan single tube relatif terhadap total area pada instalasi alat. Untuk mengimbangi kekurangan ini, alat penukar panas modern menggunakan multiple tube (banyak tube) dalam shell. Ini akan memberikan kontak yang baik antara sumber dan penerima panas. Hampir semua industri memanfaatkan desain multiple pass. Gambar 38.2 menunjukkan double-tube pass (aliran ganda yang melintas tube), single-shell pass exchanger (satu kali lintasan shell). Di hampir semua unit dari jenis tersebut, air mengalir didalam tube, dengan air proses mengalir dalam shell, diluar tube. Namun, ada pengecualian dan beberapan investigasi kinerja heat exchanger harus dimulai dari identifikasi mana cairan yang harus masuk shell atau tube. Untuk kenyamanan, akan difokuskan pada aliran konvensional dengan air pendingin dalam tube dan fulida proses dalam shell.Dalam desain heat exchanger, seorang engineer mendapatkan dari handbook mengenai kecepatan perpindahan panas dalam Btu per jam per kuadrat feet luasan, per inch ketebalan pembatas, per derajat perbedaan temperatur, atau U1= Btu/h/ft2/in/0F (cal/h/m2/cm/0C). Diketahui ukuran tube heat exchanger, yang dapat distandarisasi dalam desain yang spesifik seperti kondensor, jika ketebalan tube diketahui, transfer panas dapat dipersingkat menjadi:U2= Btu/h/ft2/0F= (cal/h/m2/0C)Untuk kondisi temperaur tetap:U3= Btu/h/ft2= (cal/h/m2)Total perpimdahan panas dapat dirumuskan menjadi Btu/h (cal/h) untuk perubahan temperatur yang sangat kecil. Jika heat flux dalam Btu/h, lalu investigasi dibutuhkan untuk menentukan jika karena kondisi perubahan temperatur, insulating deposit, pemasangan tube, atau faktor lain. Masalan-masalah ini dapat terjadi pada proses pendingin air.Di hampir seluruh proses heat exchanger, heat flux rata-rata 5000 sampai 6000 Btu/h/ft2 (120 sampai 150 cal/h/m2). Oleh karena itu, heat flux pada beberapa exchanger yang melebihi 30000 Btu/h/ft2 (720 cal/h/m2) ketika uap dikondensasikan pada proses. Kecepatan transfer panas juga bervariasi tergantung dengan kecepatan aliran air (Gambar 38.3).Temperatur air pendingin bervariasi pada seluruh penampang tube, air yang paling panas akan kontak dengan dinding tube. Temperatur dinding tube disebut skin temperatur., adalah penting pada desain program chemical treatment. Skim temperatur adalah variabel yang sangat penting untuk mengontrol korosi dan deposition. Faktor lain seperti kecepatan air, heat flux, dan air dan temperatur proses semua dikombinasi untuk menetapkan skin temperatur. Sebagai contoh, skin temperatur yang tinggi (diatas 2000F/ 930C) terjadi pada plant dapat memungkinkan terbentuknya scale dan korosi. Banyak senyawa yang ditemukan pada air yang membentuk deposit memiliki kelarutan yang lebih rendah saat temperatur dinaik