buku 3 kondensor

8/17/2019 Buku 3 Kondensor

1/21

Simple Inspiring PerformIing Phenomenal i

BUKU III

KONDENSOR

TUJUAN PELAJARAN : Setelah mengikuti pelajaran ini peserta mampu

Memahami fungsi dan prinsip kerja kondensor

Sesuai dengan kebutuhan pengoperasian

sistem air pendingin serta prosedur perusahaan.

DURASI : 4 JP

PENYUSUN : 1. MURDANI

2. WINOTO

3. GAMA


2/21

Simple Inspiring PerformIing Phenomenal ii

DAFTAR ISI

TUJUAN PELAJARAN ……………………………………………………………………………i

DAFTAR ISI ……………………………………………………………………………………….ii

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………………………….iii

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

2. Konstruksi dan Bagian-bagian Kondensor ……………………………………………………..7

3. Posisi kondensor ………………………………………………………………………………….9

4. Menara Pendingin ……………………………………………………………………………….10


3/21

Simple Inspiring PerformIing Phenomenal iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Surface Condensor ........................................................................................................ 2

Gambar 2 Single Pass Condenser................................................................................................... 3

Gambar 3 Tipikal Kondensor Type Kontak Langsung ...................................................................... 4

Gambar 4 Diagram konstruksi kondensor ...................................................................................... 9

Gambar 5 Posisi kondensor terhadap turbin ............................................................................... 10

Gambar 6 Cross Flow Cooling Tower ........................................................................................... 11

Gambar 7 Counter Flow Cooling .................................................................................................. 12

Gambar 8 Konstruksi Mechanical Draft Cooling Tower ................................................................ 13

Gambar 9 Tipikal Aliran Air Pendingin pada Cooling Tower ......................................................... 15

Gambar 10 Saluran air penambah dan blow down pada menara pendingin ................................ 16


4/21

Simple Inspiring PerformIing Phenomenal 1

KONDENSOR

1. Latar Belakang

Fungsi utama kondensor adalah alat untuk mengondensasikan uap bekas dari turbin

menjadi air kondensat. Kondensor adalah suatu peralatan yang digunakan untuk

mengubah uap bekas dari Turbin Uap hingga menjadi air dengan bantuan dari Air

Pendingin Utama. Uap bekas dari Turbin Uap yang panas dimasukkan kedalam kondensor

yang mendapat pendinginan dari Air Pendingin Utama, Sehingga terjadi perpindahan

panas, Oleh karena itu kondensor termasuk peralatan Penukar Kalor.

Uap yang panas terkena pendinginan akan terkondensasi, dan air dari proses kondensasi,

tersebut disebut Air kondensat. Karena air pendingin menyerappanas dari uap bekas

turbin, maka temperatur nya akan naik .

1.1 Tipe-Tipe Kondensor.

Pada dasarnya tipe kondensor ada 2 (dua macam, yaitu :

Tipe Kondensor Permukaan (Surface Condensor).

Tipe Kontak Langsung (direct Contact Condensor.

Kondensor Permukaan (Surface Condensor).

Kondensor ini terdiri dari bejana yang dihubungkan dengan sisi uap bekas yang keluar dari

Turbin Uap. Di dalamnya dipasang pipa-pipa/tube pendingin yang mendapat aliran dari Air

Pendingin Utama. Uap bekas dari Turbin Uap mengalir melalui bagian luar dari pipa


5/21


Gambar 1 Surface Condensor


6/21


Gambar 2 Single Pass Condenser

Kondensor Kontak Langsung (Direct Contact Condenser)

Konstruksi dasar dari kondensor ini adalah seperti diperlihatkan pada gambar 26.

Kondensor ini terbuat dari sebuah bejana yang di dalamnya dipasang plat pengarah aliran

atau baffle. Uap bekas dari Turbin Uap masuk melalui sisi samping bawah Kondensor,

sedangkan air pendingin di-spraykan dari sisi atas.

Prinsip kerja kondensor kontak langsung adalah sebagai berikut : Uap bekas dari Turbin

Uap masuk ke dalam kondensor melalui sisi sampingbawah, dan secara alami (karena uapringan ) akan menjadi ke atas. Air pendingi dimasukkan dari sisi atas dalam bentuk

semprotan/ spray.

Air yang disemprotkan akan langsung bersentuhan dengan uap, sehingga terjadi proses

perpindahan panas secara langsung dari uap ke air pendingin. Uap yang terkena pancaran

air pendingin akan terkondensasi dan bercampur dengan air pendingin. Selanjutnya


7/21


campuran air kondensat dan air pendingin dipompa ke Menara Pendingin untuk

mendapatkan pendinginan.

Pada proses berikutnya air ini akan berfungsi sebagai Air Pendingin Utama. Gas- gas yang

tidak bisa terkondensasi atau NCG = Non Condensatable Gas, dihisap keluar dengan

menggunakan steam Ejector untuk dibuang ke atmosfir. Adanya NCG didalam kondensor

akan mengakibatkan vakum rendah (back pressure naik) dan pada akhirnya dapat

menyebabkan turbin trip.

Gambar 3 Tipikal Kondensor Type Kontak Langsung

Kondensor tipe kontak langsung ini pada umumnya digunakan pada PLTP, karena :

Air Kondensate dari proses kondensasi tidak digunakan lagi ( dalam PLTU

digunakan sebagai air pengisi Ketel ) dan langsung dibuang setelah di-treatment.

Uap Panas Bumi lebih banyak mengandung NCG jika dibanding dengan uap dari ketel.

Kondensor kontak langsung dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu kondensor

barometrik dan kondensor jet.


8/21


Kond enso r Barome t r i k .

Pada dasar kondensor barometik dibuat dalam 2 ruangan , yaitu : ruangan kepala dan

ruangan ekor yang tinggi. Di dalam ruangan kepala dibuat nampan-nampan sebagai upaya

didalam memperluas bidang permukaan air pendingin, sehingga dapat bersinggungan

secara baik dengan uap bekas yang akan didinginkan. Air masuk dari bagian atas pada

ruang kepala, sedangkan uap bekas dari bawah. Jika jarak antara permukaan persediaan

air pendingin dengan pemasukan air pada ruang kepala dibuat lebih rendah dengan

ketinggian ruang ekor, sehingga kondensor dapat bekerja sendiri.

Artinya air dan uap bekas akan mengalir masuk tanpa bantuan pompa. Campuran air dan

uap kemudian jatuh ke ruang ekor turun kebawah ruang Hot Well karena tekanannya

(grafitasi) sendiri.

Kondensor barometik adalah salah satu jenis yang paling sederhana tetapi memerlukan

menara pipa yang berfungsi sebagai kolam air, sehingga aliran dalam kondensor dapat

terlaksana dengan wajar.

Kond enso r Je t .

Kondensor jet (jet condenser), yang dalam penerapannya kondensor jenis inilah yang

banyak digunakan. Bagian dalam kondensor ditempatkan beberapa buah pipa dan nosel

penyemprot (pipa & spray nozzle), dan dari nosel itulah air pendingin disemprotkan secara

langsung pada uap bekas yang keluar dari Turbin Air Pendingin mengalir melalui pipa dan

nosel penyemprot karena perbedaan tekanan dan gaya grafitasi antara penampungan air

pendingin (Basin Cooling Tower) dengan kondensor.

Uap yang disemprotkan akan melepaskan panasnya dan selanjutnya diserap oleh air

penyemprot. Uap yang telah melepaskan panasnya akan mengembun (mengkondensasi)

bersama-sama dengan air penyemprot, sehingga kedua fluida tersebut mencapai

temperatur akhir yang sama di Hot Well.

Kondensor kontak langsung type kondensor jet di dalamnya biasanya dibagi ke dalam 2

ruangan/bagian, yaitu ruangan pengembunan uap dan ruangan pendinginan gas. Ruangan

pengembunan uap, dan ruangan pendinginan gas dimaksudkan untuk memperkecil volume


9/21


gas-gas yang tidak mengembun.

Hal ini dibuat demikian agar peralatan pembuang gas-gas (steam ejector ) dapat dibuat

dalam ukuran yang lebih kecil.

Pembagian lokasi ruangan dalam kondensor, ada yang terdiri dari satu bagian (ruangan

pendingin dan ruang pengembun menjadi satu ), dan ada juga yang lokasi ruangannya

berbeda., yang terdiri dari bagian/ruangan horizontal dan bagian ruangan silinder vertikal

(cylindrical vertical) .

Campuran uap dan gas-gas bawaan dari dalam sumur lapangan panas bumi yang tak

terkondensasi keluar dari dalam turbin melalui satu atau beberapa laluan (tergantung tipe

turbinnya) dan masuk ke dalam kondensor pada bagian ruangan Horisontal untuk

pengkondensasian uap. Sedangkan bagian ruangan silinder vertikal untuk pendinginan

gas-gas yang tidak terkondensasi (uncondensible gas).

Dilihat dari segi aliran antara air pendingin & uap bekas turbin alirannya dapat terbagi

dalam aliran silang pada bagian kondensor yang ruangannya horisontal dan aliran

berlawanan arah pada bagian silinder vertikal.


10/21


Kondensor Jet

Untuk mempertahankan kondisi tekanan (vakum) di dalam kondensor level air di Hotwell

perlu dipertahankan (dikontrol). Terlalu tingginya air di dalam kondensor akan menggangguproses penyemprotan pada nosel, dan terlalu rendah akan meyebabkan terjadinya

gangguan pada pompa pengeluaran air dari kondensor (Condensate Pump). Selain itu

vakum di kondensor dipertahankan dengan mengeluarkan gas-gas dan udara yang tidak

terkondensasi.

2. Konstruksi dan Bagian-bagian Kondensor

Sebagaimana peralatan penukar kalor (heat exchnger) lainnya kondensor terdiri dari casing

(shell) dan pipa-pipa yang terpasang pada tubes plate (tubes shell). Pada kedua ujung sisi

tube plate terdapat ruang untuk masuk dan keluar air pendingin yang disebut water box.

Penutup water box dilengkapi dengan man hole untuk keperluan pemeriksaan ataupun

pemeliharaan.

Untuk menyangga pipa-pipa kondensor yang panjangnya lebih dari 6 m, dipasang


11/21


beberapa penyangga yang disebut support plates. Bagian bawah kondensor terdapat bak

penampung air kondensat yang disebut dengan hotwell. Konstruksi kondensor secara

diagram ditunjukkan dalam gambar diagram 26. Untuk memberi ruang pemuaian, maka

dipasang expansion join pada penghubung kondensor ke turbin. Cara lain adalah dengan

memasang pegas antara pondasi dengan kondensor sedang sambungan kondensor

dengan turbin dibuat rigid.

Uap mengalir melalui bagian luar pipa pipa kondensor dan menyentuh langsung

permukaan tube, sehingga terjadi proses perpindahan panas pada permukaan tube. Air

pendingin yang mengalir di dalam tube akan menyerap panas dari uap sehingga uapnya

terkondensasi. Sebagai contoh tipikal adalah tipe single pass, single shell, double inlet &

outlet, surface condenser, devided water boxes seperti terlihat pada gambar 24.

Akibat pendinginan ini, uap bekas disisi uap akan terkondensasi dan airnya ditampung

dalam penampung dibagian dibawah kondensor.

Proses kondensasi ini mengakibatkan sisi uap kondensor (termasuk hotwell) berada dalam

kondisi vacum. Bila aliran air pendingin berkurang misalnya akibat pipa-pipa kondensor

tersumbat kotoran, vacum akan turun dan pada kondisi yang ekstrim dapat mengakibatkan

unit trip akibat vakum terlalu rendah. Oleh karena itu kelangsungan air pendingin utama

merupakan unsur yang vital.

Untuk meningkatkan keandalan kondensor, katup air pendingin sisi masuk dan sisi keluar

kondensor biasanya digerakkan oleh motor, dimana konfigurasi katup-katup tersebut dapat

diatur sedemikian rupa sehingga selain posisi normal operasi, juga memungkinkan

kondensor diposisikan pada “Out of Service” atau diposisikan “Back Washing”.


12/21


Gambar 4 Diagram konstruksi kondensor

3. Posisi kondensor

Posisi kondensor umumnya berada dibawah turbin (underslung), namun adakalanya

ditempatkan disekeliling turbin (parnier). Letak kondensor dibawah turbin dapat searah

dengan poros turbin atau tegak lurus terhadap poros turbin.

Konstruksi ini biasanya disebabkan karena faktor teknik dan pertimbangan pemeliharaan

dan ruangan tersedia.

Kondensor parnier berada satu lantai dengan turbin sehingga apabila terjad kebocoran air

akan mudah masuk ke sisi turbin. Namun disisi lain penempatan kondensor seperti ini

mengurangi tinggi bangunan dan mempermudah dalam pekerjaan pemeliharaan.


13/21


Gambar 5 Posisi kondensor terhadap turbin

4. Menara Pendingin (Cooling Tower)

4.1 Jenis Menara Pendingin

Menara pendingin berfungsi untuk mendinginkan air pendingin utama dengan

menggunakan udara sebagai media pendingin. Pada prinsipnya, ada dua tipe dasar

menara pendingin yaitu menara pendingin tipe kering (Dry Cooling Tower) dan menara

pendingin tipe basah (Wet Cooling Tower).

Menara pendingin kering berupa penukar panas tipe permukaan (Surface heat Exchanger),

sedangkan menara pendingin basah (Wet Cooling Tower) yang merupakan penukar panas

tipe kontak langsung (direct contact heat exchanger).

Mengingat menara pendingin yang banyak dipakai di PLTU adalah tipe wet cooling tower,

maka disini hanya akan membahas wet cooling tower.

Wet Cooling Tower sendiri juga terdiri dari dua tipe yaitu Natural draft cooling tower dan

Forced draft cooling tower. Natural draft cooling tower menggunakan menara pendingin

yang tingginya bisa mencapai 200 meter dan jarang digunakan di PLTU di Indonesia.

Forced draft cooling tower sering juga disebut Mechanical draft cooling tower

menggunakan kipas yang digerakkan oleh motor listrik untuk mengalirkan udara pendingin

cooling tower.

Mengingat aliran udara dilakukan secara paksa dengan fan, maka menara pendingin tipe

ini tingginya hanya sekitar 30 meter.

Dipandang dari sisi aliran udaranya, cooling tower ini dibedakan menjadi cross flow cooling

tower seperti gambar 30 A. dan counter flow cooling seperti gambar 30B.

Pada cross flow cooling tower, aliran udara bersilangan tegak lurus terhadap aliran air


14/21


sedang pada counter flow cooling tower, aliran udara berlawanan dengan arah aliran air.

Gambar 31, memperlihatkan konstruksi tipikal Mechanical draft cooling tower yang banyak

dipakai pada PLTU yang umumnya terbuat dari kayu atau beton.

Gambar 6 Cross Flow Cooling Tower


15/21


Gambar 7 Counter Flow Cooling

Dibagian atas cooling tower dipasang beberapa kipas / fan yang digerakkan oleh motor

listrik melalui rangkaian gigi reduksi (gearbox) untuk menurunkan putaran motor. Air

pendingin yang panas masuk ke header dibagian atas cooling tower dan dispraykan

kebawah menuju kisi-kisi (Fill) yang umumnya bertipe pantul

(splash). Disamping bagian luar kisi-kisi tempat udara masuk, dipasang sirip-sirip (Louvre)

untuk mencegah agar cipratan air tidak keluar dari cooling tower.

Udara atmosfir masuk dari samping melalui sirip-sirip akibat hisapan fan dan mengalir

keatas, bertemu dengan air yang di spray kan dari atas sehingga mendinginkan air. Udara

panas akan dihembuskan kembali ke atmosfir oleh fan lewat bagian atas cooling tower. Air

dingin akan berkumpul di bak penampung (basin) dibagian bawah cooling tower. Dari bak


16/21


penampung ini, air selanjutnya disirkulasikan kembali ke kondensor sebagai air pendingin

utama.

Ketika unit berperasi pada beban penuh atau cuaca panas, seluruh fan pada cooling tower

mungkin harus dioperasikan. Tetapi pada beban rendah atau cuaca dingin, sebagian fan

dapat dimatikan untuk menghemat listrik.

Gambar 8 Konstruksi Mechanical Draft Cooling Tower


17/21


4.2 Proses pe rp indahan panas dan Ko ns t ruks i

Pada wet cooling tower, air pendingin utama yang akan didinginkan dialirkan dari

bagian atas cooling water dan disemprotkan pada kisi-kisi pendingin. Udara

sebagai media pendingin dihembuskan dari arah samping bagian bawah cooling

tower dan mengalir kearah atas. Selanjutnya, butiran-butiran air akan kontak

langsung dengan udara sehingga terjadi transfer panas dari air ke udara. Akibat

proses ini, sebagian air akan menguap dan terbuang bersama udara lewat bagian

atas cooling tower.

Dalam menara pendingin pada saat butiran air jatuh, proses pendinginan terjadi dengan

tiga cara :

i. Sebagian kecil panas hilang dari butiran kecil karena radiasi panas

padapermukaannya.

ii. Kira-kira seperempat dari perpindahan panas adalah karena konduksi dan konveksi

antara air dan udara. Jumlah panas yang dipindahkan tergantung pada temperatur

air dan udara.

iii. Perpindahan panas yang tersisa adalah karena penguapan. Pada saat udara

menguapkan beberapa bagian air menjadi uap air, maka uap ini akanmengambil

panas yang tersembunyi (latent heat) untuk proses penguapan.

Oleh karenanya air yang tersisa menjadi lebih dingin dari semula.

Jumlah penguapan yang terjadi tergantung pada beberapa faktor yang meliputi luas

permukaan total dari air yang berhubungan dengan udara dan jumlah udara yang mengalir

4.3 Air Penambah dan Blowdown

Manakala didalam air pendingin terdapat zat-zat pencemar, maka ketika sebagian air

menguap, kadar zat pencemar semakin tinggi dan dapat mengakibatkan timbulnya

berbagai masalah dalam kondensor. Untuk mengatasi masalah ini,maka secara periodik

atau secara kontinyu, air pendingin harus dibuang / di drain dari bagian bawah bak

penampung (basin).


18/21


Gambar 9 Tipikal Aliran Air Pendingin pada Cooling Tower

Proses ini dikenal dengan istilah “Blowdown” yang selain berfungsi untuk menurunkan

konsentrasi zat pencemar dalam air pendingin, sekaligus juga untuk membuang endapan-

endapan / lumpur-lumpur dibagian bawah bak penampung.

Akibat proses penguapan dan blowdown, maka untuk mempertahankan kuantitas air

pendingin didalam siklus, diperlukan penambahan air dari luar dengan jumlah yang

sebanding. Air pendingin yang ditambahkan dari luar siklus disebut “make up”. Ilustrasi dari

semua proses diatas dapat dilihat pada gambar 33.


19/21


Gambar 10 Saluran air penambah dan blow down pada menara pendingin

Secara teoritis, fluida kerja didalam sikus akan terus bersirkulasi tanpa terjadi pengurangan

massa fluida kerja sehingga memerlukan penambahan dari luar siklus. Tetapi pada

prakteknya, banyak terjadi kehilangan massa fluida kerja yang antara lain disebabkan oleh

adanya kebocoran - kebocoran didalam sistem

Akibatnya diperlukan tambahan fluida kerja sejumlah tertentu dari luar siklus secara

kontinyu. Sistem air penambah berfungsi untuk memnuhi kebuthan akan tambahan fluida

kerja tersebut. Mengingat bahwa kualitas air penambah harus sama baiknya dengan

kualitas air yang telah berada dalam siklus, maka sistem air penambah dilengkapi dengan

unit pengolah air (demineralizer plant) yang berfungsi untuk mengolah air sumber (raw

water) menjadi air penambah (make up water).

Raw water untuk PLTU dapat berasal dari berbagai sumber seperti air PAM (City water), air

tanah (well water), air sungai atau air laut yangtelah diolah melalui Desalination Plant.

Desalination Plant adalah unit untuk mengolah air laut menjadi air tawar melalui proses

evaporasi (penguapan) atau dengan metode penyaringan reverse osmosis (osmopsis


20/21


balik) air laut . Uap air ini kemudian dikondensasikan dan akhirnya didapat air dengan

kualifikasi yang memadai sebagai Raw Water.


21/21

SOAL LATIHAN

1. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis kondensor yang dipakai dalam sistem air pendingin di

PLTU

2. Jelaskan proses pendinginan air yang terjadi di cooling tower!

buku 3 kondensor

Documents